Equipo de carbonización

El horno de carbonización es el equipo central de una línea de producción de carbón vegetal, que se encarga de pirólizar biomasa en carbón de alta calidad en condiciones de falta de oxígeno. La siguiente sección explica detalladamente el proceso de producción de hornos de carbonización de carbón, incluyendo los tipos de materias primas y el flujo completo del proceso.


I. Tipos de materias primas que se pueden procesar

El horno de carbonización tiene una gran adaptabilidad a las materias primas; casi todos los residuos agrícolas y forestales que contienen celulosa pueden utilizarse como materia prima. Según su forma, se clasifican en las siguientes categorías:

Tipos de materias primas

Residuos forestales: Ramas, aserrín, virutas de madera, corteza, virutas de bambú, hojas secas, recortes de madera.
Paja agrícola: Tallos de maíz, tallos de sorgo, tallos de algodón, tallos de legumbres, enredaderas de batata, paja de arroz.
Cáscaras y orujos de frutas: Cáscaras de maní, cáscaras de arroz, cáscaras de girasol, cáscaras de coco, posos de café, cáscaras de palma.
Residuos de procesamiento: Granos de destilería, mazorcas de maíz, sustrato de setas, bagazo de caña de azúcar.
Materiales moldeados: Briquetas de carbón (briquetas de leña), bloques de aserrín, troncos de madera, troncos de bambú.


II. Flujo completo del proceso de producción de hornos de carbonización

Los procesos de carbonización varían según el tipo de horno, pero los principios básicos son los mismos. A continuación se describen los flujos de proceso de los hornos de carbonización continuo y por lotes (suspensión), los más comunes.

(1) Flujo del proceso del horno de carbonización continuo

El horno de carbonización continuo es actualmente el equipo de carbonización más utilizado, con automatización completa desde la alimentación hasta la descarga del carbón.

Etapa 1: Preparación y alimentación de la materia prima

Pretratamiento de la materia prima: Algunas materias primas deben triturarse a un tamaño de partícula adecuado (por ejemplo, 5–50 mm).
Secado: El contenido de humedad de la materia prima debe controlarse por debajo del 15% para garantizar una carbonización eficaz.
Alimentación continua: Las materias primas se introducen continuamente en el horno de carbonización mediante un alimentador de tornillo.

Etapa 2: Carbonización y pirólisis

El proceso de carbonización dentro del horno se divide en tres zonas de temperatura:

Zona de secado: <160 °C, para eliminar la humedad de la materia prima.
Zona de precarbonización: 160 °C–280 °C, donde comienza la pirólisis y se libera una pequeña cantidad de gas.
Zona de carbonización completa: 300 °C–650 °C, donde la lignina y la celulosa se descomponen completamente para producir carbón, alquitrán y gas combustible.

Etapa 3: Recuperación y utilización de subproductos

Recolección de gases de combustión: Se recolectan gases combustibles como monóxido de carbono, metano e hidrógeno generados durante la carbonización.
Purificación y separación: Los gases de combustión pasan por procesos de pulverización, enfriamiento y purificación para separar el alquitrán y el vinagre de madera.
Reutilización del gas combustible: El gas combustible purificado se transporta a la cámara de combustión como fuente de calor para el horno de carbonización, logrando autosuficiencia energética.

Este proceso permite la coproducción de “carbón, gas y aceite”, resolviendo completamente los problemas de contaminación asociados a los procesos de carbonización tradicionales.

Etapa 4: Enfriamiento y descarga del carbón

Descarga continua de carbón: El carbón bio-carbonizado se descarga continuamente por la parte inferior del horno.
Tratamiento de enfriamiento: El carbón se enfría mediante una máquina de descarga refrigerada para evitar la degradación de la calidad por oxidación a alta temperatura.
Embalaje y almacenamiento: El carbón enfriado se puede embolsar y almacenar directamente.


(II) Flujo del proceso del horno de carbonización por lotes (colgante)

El horno de carbonización por lotes es adecuado para carbonizar materias primas en bloque o troncos de leña moldeados. Los pasos de operación son los siguientes:

Carga: Colocar bloques de aserrín (longitud óptima 40–50 cm) o segmentos de madera/bambú en la cámara de carbonización interna, generalmente dispuestos en 2–3 capas. También se pueden colocar briquetas producidas por una máquina briquetadora de forma ordenada en el interior de la cámara.

Sellado: Cerrar la tapa de la cámara interna y añadir una capa de arena de río de más de 3 cm de espesor en la ranura superior del revestimiento del horno para garantizar un sellado hermético. Instalar un termómetro para controlar la temperatura del horno.

Encendido y calentamiento: Cerrar todas las válvulas. Calentar la base del horno con leña o gas. Quemar a fuego alto durante 10 minutos para elevar la temperatura a aproximadamente 90 °C, luego cambiar a fuego lento para una combustión lenta. Durante el proceso de carbonización, asegúrese de que la temperatura siga subiendo: mantener 90 °C–150 °C durante al menos 7,5 horas y 150 °C–280 °C durante al menos 2 horas.

Combustión circulante: Cuando la temperatura alcance aproximadamente 235 °C, abrir todas las válvulas y encender el ventilador de extracción y la bomba de circulación. El gas combustible generado durante la carbonización se recircula a la base del horno para su combustión, logrando el calentamiento automático.

Finalización de la carbonización: Cuando la temperatura sube de 450 °C a 600 °C y empieza a descender, indica que la carbonización está casi completa. Observar los cambios en el humo de combustión: sin humo → poco humo → más humo → humo máximo → poco humo; cuando el volumen de humo disminuye notablemente, la carbonización ha finalizado.

Enfriamiento y extracción del carbón: Apagar el fuego, cerrar las válvulas y extraer el horno interno. Enfriar en un área bien ventilada a menos de 50 °C antes de extraer el carbón terminado.