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Un four de carbonisation, également connu sous le nom de four de carbonisation ou de four à carboniser, est un équipement industriel utilisé pour la décomposition thermique de matières organiques. Il est principalement utilisé pour le traitement de matières biomasse telles que le bois, la coque de noix de coco, la paille, les coques d'arachides, etc., afin de produire du charbon de bois par le biais du processus de carbonisation.
Les fours de carbonisation sont conçus en différents types. Selon la méthode de chauffage, il existe quatre principaux types de fours de carbonisation :
Fours traditionnels
Les fours de carbonisation traditionnels ou fours sont généralement construits sous terre. Ils peuvent être entièrement au-dessus du sol ou partiellement sous terre. Les fours de carbonisation traditionnels utilisent du bois comme combustible pour chauffer et carboniser de nouvelles matières biomasse. Il faut beaucoup de temps pour terminer le processus de carbonisation dans les fours traditionnels, ce qui n'est pas favorable à la production industrielle et à l'efficacité.
Four à courant ascendant éclairé par le haut (TLD)
Le four TLD est un type de four à charbon de bois qui a été initialement développé en Suède. Comme son nom l'indique, le four TLD adopte une méthode de carbonisation à courant ascendant éclairé par le haut. Pendant le processus de carbonisation, le flux d'air est principalement de haut en bas. Une telle direction de mouvement du flux d'air est bénéfique pour la combustion complète des matières biomasse, réduisant ainsi la production de fumée. Les fours TLD utilisent la circulation d'air naturelle et les gradients de température pour carboniser efficacement les matières biomasse, ce qui contribue à améliorer le taux de carbonisation et le rendement.
Le four TLD carbonise l'énergie biomasse en deux étapes : la combustion et la carbonisation. La période de carbonisation du four TLD est d'environ 10 à 20 heures. Comparé aux fours traditionnels, l'efficacité de la carbonisation du four TLD est considérablement améliorée. De plus, le four TLD présente les avantages suivants : rendement élevé en charbon de bois, faible teneur en goudron, faible pollution environnementale, etc.
Bien que les fours TLD présentent de nombreux avantages, ils présentent également plusieurs inconvénients majeurs. Les fours de carbonisation de ce type ne peuvent pas être exploités en continu. De plus, les fours TLD sont souvent affectés par les conditions météorologiques. La circulation de l'air est limitée par temps pluvieux ou humide.
Fours à courant ascendant
Contrairement aux fours TLD, où le flux d'air est de haut en bas, les fours à courant ascendant permettent à l'air de circuler de bas en haut. La zone de préchauffage, la zone de combustion et la zone de carbonisation sont disposées séquentiellement dans le four. La teneur en CO dans les fours à courant ascendant est beaucoup plus élevée que dans les fours TLD, et l'efficacité de la carbonisation est faible. De plus, le processus de production du four à courant ascendant provoque d'importantes quantités de fumée qui polluent l'environnement.
Four de carbonisation à courant descendant
La conception du four de carbonisation à courant descendant est très similaire à celle des fours de carbonisation à courant ascendant. Cependant, la direction du flux d'air dans le four de carbonisation à courant descendant est de haut en bas, ce qui est similaire aux fours de carbonisation TLD. La configuration de deux chambres de séparation dans le four de carbonisation à courant descendant permet au gaz et à la chaleur d'être libérés par la partie inférieure, ce qui améliore l'efficacité de la combustion et permet au processus de formation du charbon de bois de se dérouler en douceur.
Selon la méthode de production, les fours de carbonisation peuvent être divisés en deux types : les fours de carbonisation continus et les fours de carbonisation par lots.
Fours de carbonisation continus
L'entrée d'alimentation et les sorties de décharge des fours de carbonisation continus sont toutes deux ouvertes, par conséquent, les matières biomasse peuvent continuellement pénétrer dans l'œuvre d'art et en sortir. De plus, l'activation des composants de chauffage dans le four lui permet de passer par la carbonisation par différents types de matières biomasse. Les fours avec un processus de carbonisation continu ont généralement une efficacité de production plus élevée. En même temps, ils peuvent économiser les coûts de main-d'œuvre en laissant le processus fonctionner automatiquement. Les fours de carbonisation continus sont généralement adaptés à la carbonisation à grande échelle et à la production de masse.
Fours de carbonisation par lots
Dans les fours de carbonisation par lots, les matières biomasse sont mises en place et déchargées par lots. De plus, les composants de chauffage dans les fours de carbonisation par lots mettent plus de temps à chauffer et à refroidir. En conséquence, l'efficacité de production des fours de carbonisation par lots est inférieure à celle des fours de carbonisation continus. Le four de carbonisation de type par lots est principalement adapté aux entreprises qui produisent à petite échelle et ont besoin de plus de flexibilité en matière de carbonisation.
Les spécifications du four de carbonisation varient selon qu'il est utilisé pour une utilisation industrielle, commerciale ou à petite échelle. Le tableau suivant résume les spécifications pour les différents fours de carbonisation.
Pour garantir la longévité et les performances optimales des fours de carbonisation, des routines d'entretien et de soin régulières sont nécessaires. C'est particulièrement le cas pour les fours de carbonisation industriels, car les temps d'arrêt peuvent entraîner d'énormes pertes de productivité et de revenus.
Les fours de carbonisation ont de nombreuses applications dans les industries qui traitent des matières organiques pour produire du charbon de bois, ainsi que d'autres sous-produits. Voici quelques scénarios d'utilisation des fours de carbonisation.
La sélection d'un four de carbonisation à vendre approprié nécessite une connaissance du fonctionnement de ces machines et des avantages que plusieurs types d'équipements peuvent offrir aux acheteurs. Étant donné que ces machines jouent un rôle essentiel dans diverses industries et ont un impact sur l'efficacité de la production et la durabilité environnementale, il est essentiel de faire le bon choix.
Adéquation de la matière première
Différents fours de carbonisation sont conçus pour traiter des types spécifiques de matières premières, telles que le bois, la biomasse ou les déchets organiques. Avant d'effectuer un achat, les acheteurs professionnels doivent s'assurer que le four de carbonisation qu'ils choisissent est compatible avec la matière première qu'ils souhaitent utiliser. Une inadéquation entre la matière première et l'équipement peut entraîner une faible efficacité de traitement, des coûts d'exploitation plus élevés et des résultats de carbonisation infructueux.
Capacité de production
La capacité de production fait référence à la quantité de matière première que le four de carbonisation peut traiter dans un délai donné. Elle est généralement mesurée en tonnes par heure ou par jour. Lorsqu'ils sélectionnent un four de carbonisation, les acheteurs professionnels doivent tenir compte de leurs besoins de traitement et choisir la capacité qui correspond à leurs exigences de production. Opter pour un four de taille appropriée peut aider à répondre aux demandes de production sans temps d'arrêt excessif ou sous-utilisation de l'équipement.
Technologie
Les fours de carbonisation utilisent différentes technologies, telles que les fours rotatifs, les fours à lit fixe ou les réacteurs à lit fluidisé, chacun ayant ses avantages et ses inconvénients.
Les fours rotatifs offrent une carbonisation continue et conviennent aux opérations à grande échelle, tandis que les fours à lit fixe sont plus courants dans les usines de petite et moyenne taille. Les réacteurs à lit fluidisé offrent une efficacité plus élevée, mais sont généralement utilisés dans les grands contextes industriels en raison de leur complexité et de leur coût.
Les acheteurs professionnels doivent évaluer leurs besoins spécifiques et leurs contraintes budgétaires pour déterminer quelle technologie est la plus adaptée à leur exploitation.
Conformité environnementale
Le respect des réglementations environnementales est un facteur crucial à prendre en compte lors de la sélection d'un four de carbonisation. Les acheteurs doivent s'assurer que l'équipement choisi est conforme aux normes et réglementations locales en matière d'émissions pour éviter d'éventuels problèmes juridiques, amendes et dommages à la réputation. La conformité aux normes environnementales contribue également à des pratiques commerciales durables et à des opérations de carbonisation responsables.
Q1 Quels sont les deux types de carbonisation ?
Il existe deux types de carbonisation qui se produisent dans la composition des matériaux. La carbonisation primaire se produit lorsque le matériau se décompose sans réactions chimiques supplémentaires. La carbonisation secondaire se produit lorsque des réactions chimiques modifient davantage la composition du matériau pendant la décomposition.
Q2 Quelle est la différence entre la carbonisation et la pyrolyse ?
La carbonisation et la pyrolyse sont souvent utilisées de manière interchangeable. Cependant, il existe une légère différence. La carbonisation est un processus de décomposition thermique de matières organiques en l'absence d'oxygène. D'un autre côté, la pyrolyse est un terme plus large décrivant la décomposition thermique de matériaux à des températures élevées en l'absence d'oxygène. La carbonisation est l'un des nombreux processus décrits par la pyrolyse.
Q3 Quels matériaux peuvent subir une carbonisation dans le four de carbonisation ?
La carbonisation est souvent associée au bois. Cependant, de nombreux matériaux organiques peuvent subir une carbonisation. Cela inclut la coque de noix de coco, le bambou, la coque d'arachide, la balle de riz, la paille, le saule et d'autres matières biomasse. Le matériau organique synthétique tel que le four de carbonisation plastique est utilisé pour produire du biochar comme l'une des nombreuses méthodes pour réduire les déchets plastiques.
Q4 Quel est l'avenir de la technologie de carbonisation ?
L'avenir de la technologie de carbonisation semble très prometteur avec les progrès de la technologie des fours de carbonisation rapides et la demande croissante de biochar, de matières organiques carbonisées et d'énergies renouvelables.