Rocket stove biomass charcoal/pl

Dane projektu

Typ	Piec rakietowy
Autorski	Hoon Peerless Mitch Girard
Lokalizacja	Arcata , Kalifornia Haiti
Status	Prototyp
Zrobiony	Tak
Koszt	150 dolarów
Zastosowania	produkcja węgla drzewnego
Manifest OKH	Pobierać

Mitch Girard i Hoon Peerless będą współpracować przy badaniu, projektowaniu, testowaniu i raportowaniu wykorzystania brykietów z węgla drzewnego z odpadów biomasowych w piecach rakietowych w ramach ENGR305 na Cal Poly Humboldt w semestrze wiosennym 2010 r. Będziemy dążyć do zdobycia wiedzy na temat rodzaju materiału biomasowego, środków wiążących i mechanizmów prasowania węgla drzewnego.

Zasoby zewnętrzne prawdopodobnie obejmą wydział HSU, niedawnych absolwentów inżynierii HSU, Aprovecho Research Center i podmioty stowarzyszone, które obecnie znajdują się na Haiti i pracują nad odpowiednią technologią dla lokalnej populacji. Celem projektu jest produkcja brykietów z węgla drzewnego z biomasy i prasy oraz przetestowanie brykietów przy użyciu pieca rakietowego Stovetec.

Oświadczenie o problemie

Drewno, węgiel drzewny, węgiel kamienny i inna biomasa są używane przez około 2,4 miliarda ludzi na całym świecie jako główne paliwo do gotowania. ^[1] W krajach „rozwijających się” paliwa te są często spalane w otwartych ogniach lub słabo działających piecach. ^[2] Wykazano, że kilka czynników z tych procesów gotowania jest szkodliwych dla zdrowia ludzkiego, szczególnie w odniesieniu do chorób układu oddechowego. Dym w pomieszczeniach wydzielany przez te paliwa zawiera składniki, w tym małe cząsteczki sadzy lub pyłu, które są w stanie wniknąć głęboko do płuc. Każdego roku zanieczyszczenie powietrza w pomieszczeniach jest odpowiedzialne za śmierć 1,6 miliona osób - to jeden zgon co 20 sekund. ^[3] Kobiety i dzieci, jako osoby najbardziej zaangażowane lub narażone na to środowisko, są najbardziej dotknięte. ^[1]

Produkcja węgla drzewnego jest związana z problemami środowiskowymi, takimi jak wylesianie , co dodatkowo zwiększa inne zagrożenia środowiskowe i społeczne. Drzewa, które rosną najwolniej; drzewa liściaste produkują najwyższej jakości węgiel drzewny, co zwiększa wpływ. ^[1] Drewno lub węgiel drzewny to podstawowe paliwo do gotowania na Haiti, a to uzależnienie przyczyniło się do tego, że pozostało tylko 2% lasów Haiti. ^[4] W miejscach takich jak Haiti ograniczona dostępność drewna oznacza, że ​​znalezienie paliwa do zbierania pochłania czas i energię, powoduje poważniejsze zjawiska pogodowe, zwiększa podatność, zmniejsza wydajność, kosztuje pieniądze i dodatkowo obciąża już wyczerpane zasoby. W niektórych miejscach, takich jak Mali, ze względu na zmiany w sektorach energetycznym i gospodarczym następuje wyraźne przejście z drewna opałowego na węgiel drzewny, co budzi obawy o lokalne zasoby ^[5]

Istnieją alternatywy dla produkcji węgla drzewnego z drewna; można go produkować z dowolnych odpowiednich odpadów rolniczych. Można używać kilku różnych upraw, a dostępność lokalna dyktuje, co się używa. Na Haiti używa się suszonej trzciny cukrowej lub bagassy, ​​ponieważ jest to łatwo dostępny produkt uboczny produkcji cukru. Brykiety węgla drzewnego są produkowane przez łączenie zwęglonej biomasy ze spoiwem również odpowiednim lokalnie, na Haiti używa się mąki z manioku. Następnie mieszanka jest przetwarzana na brykiety za pomocą pewnego rodzaju prasy i pozostawiana do wyschnięcia.

Piec rakietowy StoveTec zaprojektowany w Aprovecho Research Center jest zoptymalizowany, aby zapewnić tanie, niskoemisyjne i oszczędne rozwiązania. Zwiększa on transfer ciepła i wydajność spalania, zapewniając czystsze i wydajniejsze gotowanie. ^[6] Piec może spalać drewno, węgiel drzewny lub inną biomasę. Piece rakietowe używane obecnie na Haiti zmniejszają ilość węgla drzewnego potrzebnego do gotowania nawet o 70%. ^[7]

Naszym celem jest opracowanie wydajnej i produkcyjnej maszyny do brykietowania wykonanej z lokalnie dostępnych materiałów, przetestowanie różnych materiałów odpadowych z rolnictwa, sprawdzenie wydajności maszyny pod względem współczynnika zagęszczenia, ocena twardości brykietów i obliczenie ich wartości opałowej. ^[8]

Kryteria

Kryteria te pomogą nam najlepiej ocenić wynik naszego projektu i ustalić jego priorytety.

Przegląd literatury

W niniejszym artykule dokonano przeglądu dostępnej literatury na temat projektu dotyczącego wykorzystania węgla drzewnego w piecu rakietowym.

Teoria projektowania pieców

Główne cele techniczne projektowania pieców to: 

1. Zmaksymalizuj wydajność procesu spalania paliwa
2. Przenosić ciepło ze źródła do żywności w wymaganym tempie, tak wydajnie, jak to możliwe. ^[9] 

Wprowadzenie do pieców węglowych

• Chociaż tradycyjne piece węglowe są zazwyczaj bardziej wydajne niż tradycyjne piece na drewno, 60% do 80% energii jest tracone w procesie przekształcania drewna w węgiel drzewny. Ze względu na niższe koszty transportu, obsługi i przechowywania na jednostkę energii, węgiel drzewny ma wiele zalet ekonomicznych w porównaniu z drewnem. Spala się czyściej, wytwarzając mniej dymu i wymaga mniej wysiłku, aby utrzymać stałą moc cieplną. ^[9]
• Wytyczne projektowe dla pieców węglowych różnią się od wytycznych dla pieców na drewno ze względu na:
  • paliwo zawiera więcej energii na jednostkę objętości i można je ściśle upakować
  • większość ciepła jest przekazywana z węgla drzewnego, a nie z ruchomych płomieni
  • paliwo należy dokładać co pół godziny lub częściej, a nie co 3–10 minut w przypadku pieców na drewno
  • z ognia węglowego zwykle nie wydobywa się dymu lub powstaje go niewiele, więc kominy nie są konieczne ^[9]
• Piece węglowe są lekkie, przenośne, mają jeden ogień na garnek i nie mają komina. Ulepszenia konstrukcyjne mające na celu zwiększenie wydajności gotowania koncentrują się na zmianach w korpusie pieca otaczającym palenisko. ^[9]

Podstawowe elementy projektu ^[9]

• Główne wejście powietrza
• Ruszt
• Komora spalania
• Siedzisko garnka
• Osłony garnków
• Korpus pieca 

Testowanie pieca ^[9]

• Testy mające na celu uzyskanie informacji ilościowych i jakościowych dotyczących wydajności pieca i/lub paliwa będą obejmować:
  • Ilość paliwa potrzebna do ugotowania określonej ilości jedzenia
  • Sprawność cieplna (lub procentowe wykorzystanie ciepła - PHU) dla różnych szybkości gotowania wody
  • Zakres mocy wyjściowej (wyrażany również jako „współczynnik redukcji”)
  • Łatwość obsługi
  • Poziom zanieczyszczenia
  • Wymagania konserwacyjne
  • Cechy te zostaną sprawdzone poprzez kilka testów gotowania i gotowania w wodzie

Materiały odpadowe rolnicze

Jeśli mierzyć je pod względem ich wagi, zawartości energii lub wartości odżywczej, odpady/pozostałości rolnicze są istotnym składnikiem wiejskiego systemu rolniczego. Są głównym zasobem, chociaż wzorce produkcji i użytkowania różnią się znacznie w zależności od kraju i systemu rolniczego. ^[10] Możliwe materiały odpadowe rolnicze do produkcji węgla drzewnego z:

• Wytłoki z trzciny cukrowej
• Kolba kukurydzy
• Trociny
• Łupiny kawy
• Skorupka kokosa
• Bambus
• Skorupka orzeszka ziemnego
• Łuska ryżowa

Dostępność i dostępność

• Dostępność odpadów rolniczych zależy od czynników produkcyjnych, społecznych i ekonomicznych
• Dostęp zależy od własności gruntu i statusu
• Sezonowość dostaw jest ważnym ^[11]
• Należy wziąć pod uwagę niektóre obiekty magazynowe, aby umożliwić całoroczną eksploatację/zaopatrzenie ^[10]

Obawy dotyczące środowiska

• Dwoma głównymi problemami związanymi z produkcją węgla drzewnego są wylesianie i intensywna uprawa monokultur oraz problemy środowiskowe związane z karbonizacją (tj. dym, ciepło i produkty uboczne) ^[8]

Brykietowanie węgla drzewnego

Cztery główne kroki: ^[11]

1. Przygotowanie drobnych węgli drzewnych
2. Mieszanie drobnych cząstek węgla drzewnego ze spoiwem
3. Brykietowanie mieszanki
4. Suszenie brykietów

Segregatory

• Spoiwa są potrzebne, gdy ciśnienie wytwarzane przez urządzenia zagęszczające jest zbyt niskie do „samosklejenia” lub gdy zagęszczane są materiały, które nie łączą się samoistnie, takie jak słoma, ryż, łuska i węgiel drzewny. Do powszechnie stosowanych środków wiążących należą skrobie z kukurydzy, pszenicy, manioku, melasy z trzciny cukrowej, smoły, smoła, żywice, kleje, włókna, odpady rybne i niektóre rośliny, takie jak algi ^[11]
• Dodanie środka wiążącego ma na celu zwiększenie spójności i zmniejszenie wymagań dotyczących ciśnienia. Spoiwa utrzymują komponenty zarówno poprzez przyczepność mechaniczną, jak i chemiczną, a zjawisko to występuje, gdy cząsteczki spoiwa przylegają do określonych punktów w strukturze molekularnej materiału przylegającego ^[8]
• Maniok, tropikalna roślina korzeniowa często stosowana jako środek wiążący, jest dość wytrzymała i może być uprawiana na nieurodzajnej glebie. Posiada również unikalne właściwości, takie jak wysoka lepkość i odporność na zamarzanie ^[8]

Dane

Przydatne dane do zebrania

• Współczynnik zagęszczenia
• Twardość brykietów
• Wykorzystane ciepło ^[8]
• Czas palenia

Oś czasu

Przez cały semestr wiosenny 2010 r. członkowie grupy badali, projektowali, testowali i raportowali ten projekt. Poniżej znajdują się ukończone zadania z reprezentatywnymi datami ukończenia. Warunki pogodowe okazały się trudne w pewnych okresach, co wyjaśnia gęstość pracy w określonych terminach.

• Tydzień 7 marca – otrzymanie zamówienia na bioodpady z trzciny cukrowej, zakup spoiwa, budowa komory spalania z beczki o pojemności 55 galonów.
• Tydzień 7 marca – Zbierz lokalnie inwazyjną trawę pampasową ze społeczności.
• Weekend 13 marca - pierwsze serie produkcji węgla drzewnego.
• 25 marca - Zaprojektowanie i wykonanie prasy do węgla drzewnego ze złomu i odrobiny spawania.
• 15-31 marca - Kolejne serie produkcji węgla drzewnego z wykorzystaniem różnych materiałów, spoiw i technik prasowania.
• Początek kwietnia — analiza porównawcza danych z poprzednich cykli produkcji węgla drzewnego w celu określenia najlepszej techniki/materiałów.
• Koniec kwietnia - omówienie wyników projektu i udostępnienie informacji za pośrednictwem Appropedii.

Budżet

Projekt prasy brykietowej

Proces

Przygotowanie (różne)

Kroki

1

Wytnij otwory w dnie bębna, aby umożliwić przepływ powietrza podczas palenia.

2

Wypełnij dziury biomasą.

3

Przy ustawieniu bębna w pozycji pionowej, napełnij go około 75% biomasą.

4

Jeśli używasz różnych upraw lub części upraw, układaj je warstwami. Umieść duży patyk na środku, aby pomóc w przepływie powietrza.

5

Umieść bęben na 3 kamieniach tak, aby powietrze przepływało od dołu, a światło od dołu.

6

Pozostawić na 5–10 minut, aż dym zniknie lub zmieni kolor.

7

Nadal nieprzezroczysty dym...

8

Wychodzę na prostą...

9

Przykryj pokrywką i usuń kamienie z dna, podpierając bęben dużym patykiem. Uszczelnij dno piaskiem lub ziemią.

10

Poczekaj co najmniej dwie godziny.

11

Rozdrobnij węgiel drzewny. Jest wiele sposobów, aby to zrobić, włożyliśmy go do plastikowej torby i po nim deptaliśmy.

12

Poczekaj co najmniej dwie godziny.

Produkcja brykietów

1

Przesiej pokruszony węgiel drzewny, aby oddzielić większe i/lub nie zwęglone kawałki.

2

Wymieszaj spoiwo. Użyliśmy mąki pszennej wymieszanej z wodą. Spoiwo powinno mieć gęstą, lepką konsystencję przypominającą owsiankę.

3

Połącz spoiwo i węgiel drzewny. Im mniej spoiwa jest potrzebne, tym bardziej idealnie. Proporcja 10%-90% byłaby idealna, a 50%-50% byłoby zbyt dużo.

4

Wyrób brykiet za pomocą prasy.

Wyniki

Proces brykietowania

Testy pieców

Testowanie

Przeznaczenie

Ten proces i prasa są przeznaczone dla małych rodzin i/lub społeczności. Istnieją prasy i młynki, które zostały stworzone do wyższych wydajności produkcyjnych i zastosowań przemysłowych. Aby zapewnić najlepszą konserwację prasy, najlepiej jest ją czyścić po zakończeniu każdej sesji. Może istnieć główny podmiot, który produkuje węgiel drzewny i taki, który produkuje również brykiety. Brykiety mogą być przeznaczone do użytku osobistego lub przeznaczone do sprzedaży. Ponieważ lokalna wiedza i procesy produkcji węgla drzewnego oraz wygląd (minus kształt) ulegają niewielkim zmianom, brykiety mają większe szanse na przyjęcie zamiast zwykłego węgla drzewnego.

Wniosek

Nasze testy wyprodukowały około 12 brykietów na baryłkę biomasy.

Samo wytworzenie węgla drzewnego zajmuje około 3 godzin, a wytworzenie 12 brykietów – około 1 godziny, wliczając przygotowanie i przesiewanie. Cały proces trwa około 5-6 godzin, wliczając przygotowanie i czyszczenie.

Liczba brykietów, które można wyprodukować w ciągu dnia z jednej beczki, wynosi około 24-30

Nasze testy dały średnio około 6 brykietów na posiłek. Przy 3 posiłkach dziennie, to jest około 18 brykietów z jednego dnia zużycia paliwa.

Wyniki te będą się różnić w zależności od użytej biomasy i efektywności procesu karbonizacji.

Podczas trwania projektu napotkaliśmy wiele ograniczeń, w tym czas, lokalną kulturę i, co najważniejsze, klimat. Zbieranie biomasy do spalenia było dość proste, ale proces suszenia był znacznie utrudniony przez ciągłe występowanie deszczu i dużą lokalną wilgoć. Deszcz nie tylko utrudniał suszenie, ale także spalanie i suszenie brykietów. Wyniki naszej produkcji węgla drzewnego w większości naszych prób były albo nieefektywne, albo nieudane z powodu mokrej biomasy. Lokalna kultura hrabstwa Humboldt jest oddana ekologicznemu myśleniu, ale brak wiedzy i nieregularne wykorzystanie węgla drzewnego znacznie utrudniły zbieranie informacji. Bez lokalnych zasobów byliśmy zmuszeni polegać na informacjach dotyczących podejść różnych kultur do wytwarzania węgla drzewnego, a nie na naszych własnych. Ponieważ nie ma lokalnego zapotrzebowania na ten projekt, wykorzystanie lokalnych materiałów i metod może być teraz wykorzystane jako szablon dla kultur o podobnych ograniczeniach w celu rozszerzenia sfery wiedzy otaczającej proces. Nasza analiza zebranych danych prowadzi nas do przekonania, że ​​produkcja brykietów dla pojedynczej rodziny na własny użytek prawdopodobnie nie byłaby wydajna ze względu na ilość potrzebnych materiałów i pracy wymaganej do produkcji. Do wyprodukowania brykietów dla małej rodziny, która mogłaby gotować przez tydzień, potrzeba około dziesięciu 55-galonowych beczek oleju z niespalonej biomasy (patrz obliczenia powyżej). Gdyby praca była wykonywana przez grupę pracowników z dostępem do licznych beczek oleju i dużych ilości biomasy, czas spędzony na produkcji mógłby być o wiele bardziej wydajny. Pracownicy mogliby skupić się wyłącznie na zadaniu, a dystrybucja w społeczności mogłaby być ukierunkowana tak, aby cały proces był jak najbardziej wydajny zarówno społecznie, jak i ekonomicznie. Cały proces był bardzo pouczający i zabawny, z trudnymi aspektami, które należało pokonać lub obejść. Projektowanie i budowa prasy węglowej były szczególnie zabawnym aspektem, podobnie jak spalanie produktu, na którego stworzenie poświęciliśmy tak wiele czasu! Był to wspaniały projekt, który zajmuje się kwestią o ogromnym znaczeniu na całym świecie, z wieloma obszarami, które mogą zostać dotknięte w niedalekiej przyszłości.

Odniesienia

Książki

• Barnard, Geoffrey i Lars Kristoferson. Pozostałości rolnicze jako paliwo w Trzecim Świecie. Raport techniczny nr 4. Londyn: IIED, 1985.
• Barnes, Douglas F. 1994. Co sprawia, że ​​ludzie gotują przy użyciu ulepszonych pieców na biomasę?

porównawczy międzynarodowy przegląd programów pieców. Waszyngton DC: Bank Światowy.

• Foley, Gerald. 1986 Produkcja węgla drzewnego w krajach rozwijających się.

Londyn: Earthscan, Międzynarodowy Instytut Środowiska i Rozwoju.

• Kristoferson, LA i V. Bokalders. Technologie energii odnawialnej. Oxford: Pergamon, 1986.
• Stewart, Bill. Ulepszone piece na drewno, odpady i węgiel drzewny. Londyn: IT Publications, 1987.

Londyn: Intermediate Technology Publications.

Czasopisma

• Antal, Michael J., Eric Croiset, Xiangfeng Dai. Wysokowydajny węgiel drzewny z biomasy.

Paliwa energetyczne 10(3). 652-658 Postęp w produkcji węgla drzewnego z biomasy o wysokiej wydajności, w tym skrócenie czasu reakcji i szybsza produkcja.

• Bhattacharya, SC, DO Albina, Aung Myint Khaing.
• Wpływ wybranych parametrów na wydajność i emisje pieców opalanych biomasą. Biomass and Bioenergy 23(5). 387-395 Zawartość wilgoci, wielkość paliwa, wielkość garnka i metoda zapłonu są porównywane przy użyciu trzech różnych typów pieców w celu określenia wydajności.
• Martin, Jorelyn, Razel Mae Pineda, Johnyver Manaay, Sugar Ray Handa i Arnulfo Ocreto. „Projekt i rozwój maszyny do brykietowania węgla drzewnego”. USM R&D 16 nr 2 (2008): 85-90.

Źródła internetowe

• http://www.bioenergylists.org/
• Piec rakietowy CCAT
• http://www.biomasscenter.org/

Dane strony

Część	Engr305 Odpowiednia technologia
Słowa kluczowe	piec rakietowy , biomasa , węgiel drzewny , kuchenki , biopaliwo
Cel Zrównoważonego Rozwoju	SDG07 Przystępna cenowo i czysta energia
Autorski	Hoon Peerless , Mitch Girard , Lonny Grafman
Licencja	CC-BY-SA-3.0
Organizacje	Cal Poly Humboldt
Język	Angielski (pl)
Tłumaczenia	Turecki , Niemiecki
Powiązany	2 podstrony , 13 stron link tutaj
Uderzenie	2882 ​​odsłon ( więcej )
Stworzony	8 lutego 2010 przez Mitch Girard
Ostatnia modyfikacja	18 czerwca 2024 przez Felipe Schenone
Cytuj jako	Hoon Peerless , Mitch Girard , Lonny Grafman (2010–2024). „Węgiel drzewny do pieca rakietowego z biomasą” . Appropedia . Pobrano 11 października 2024 r .
Zapytania API	podstawowy , semantyczny , html , pliki , więcej