ثلاث مناطق حرارية في عملية الكربنة لفرن الكربنة

مرحلة التجفيف

من بداية الإشعال حتى ارتفاع درجة حرارة الفرن إلى 160 درجة مئوية، تتبخر الرطوبة الموجودة في قضيب الفحم الميكانيكي بشكل أساسي عن طريق التسخين الخارجي والحرارة الناتجة عن الاحتراق نفسه. لم يتغير التركيب الكيميائي لقضيب الفحم الميكانيكي تقريبًا.

المرحلة الأولية للكربنة

في هذه المرحلة، يتم توليد حرارة القضيب نفسه بشكل أساسي لرفع درجة حرارة الفرن فرن الكربنة إلى ما بين 160 و280 درجة مئوية. في هذا الوقت، تخضع المادة الخشبية لتفاعل تحلل حراري، ويبدأ تركيبها في التغير. من بينها، يتحلل المكون غير المستقر، مثل الهيميسليلوز، لتكوين CO2 وCO وكمية صغيرة من حمض الأسيتيك.

مرحلة الكربنة الشاملة

درجة الحرارة في هذه المرحلة هي 300 إلى 650 درجة مئوية.

في هذه المرحلة، تخضع المادة الخشبية لتحلل حراري مفاجئ، ويتم إنتاج كمية كبيرة من المنتجات السائلة مثل حمض الأسيتيك والميثانول وقطران الخشب. بالإضافة إلى ذلك، يتم إنتاج غازات قابلة للاشتعال مثل الميثان والإيثيلين، ويمكن حرق هذه الغازات القابلة للاشتعال من خلال دورة التحكم في الصمام. يولد التحلل الحراري وحرق الغاز كمية كبيرة من الحرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الفرن، ويتم تقطير المادة الخشبية جافًا إلى فحم في درجات حرارة عالية.

من أجل تكليس الكربون عالي الحرارة، بالإضافة إلى المراحل الثلاث المذكورة أعلاه، نحتاج إلى زيادة الحرارة بحيث تستمر درجة الحرارة في الفرن في الارتفاع إلى حوالي 800 درجة مئوية ~ 1000 درجة مئوية، بحيث يمكن تفريغ المواد المتطايرة المتبقية في الفحم ورفع محتوى الكربون في الفحم، مما يزيد من البنية الجرافيتية للكربون ويعزز التوصيل الكهربائي.