Sürekli olarak biyokömür oluşturmak için bir hava perdesi ile donatılmış, yer tabanlı bir mobil piroliz ünitesinin kullanımını açıklıyoruz. Teknoloji, açık eğik kazık yakma ihtiyacını azaltır, bu da daha düşük emisyon ve daha az toprak etkisi ile sonuçlanır. Protokol, yer seçimi, yükleme ve söndürme için yönergeler içerir.
Yöntem makalesi
Römorka Monte Hava Perdesi Brülörü Kullanarak Sürekli Orman İçi Biochar Üretimi
Bu makalede
Özet
Özet
Yakıt tedavileri ve diğer orman restorasyonu inceltme uygulamaları, ormanın kuraklığa, böceklere ve hastalıklara karşı direncini artırırken ve yer üstü karbon (C) tutumunu artırırken orman yangını riskini azaltmayı amaçlar. Bununla birlikte, yakıt işlemleri, genellikle açık yığınlarda yakan, önemli miktarlarda sera gazı ve partikül açığa çıkaran ve yığının altındaki toprağa potansiyel olarak zarar veren, satılamayan odunsu biyokütle kalıntıları üretir. Hava perdesi brülörleri, bu sorunları hafifletmek için bir çözüm sunar, yanma işlemlerinden kaynaklanan duman ve partikülleri azaltmaya, kazık yakmaya kıyasla biyokütle kalıntılarını daha tam olarak yakmaya ve eğik çizgi yığınının altındaki toprağa zarar verebilecek doğrudan ve yoğun yangın temasını ortadan kaldırmaya yardımcı olur. Bir hava perdesi brülöründe yanma kontrollü bir ortamda gerçekleşir. Duman, hava perdesi tarafından tutulur ve yeniden sirküle edilir ve bu nedenle yanma, çeşitli iklim koşullarında (örneğin rüzgar, yağmur, kar) gerçekleştirilebilir, bu da eğik çizgi malzemesinin atılması için yanma mevsimini uzatır. Sürekli olarak biyokömür oluşturan mobil piroliz ünitesi, artık odunsu biyokütleyi kütük inişlerinde, yeşil odunları çöplüklerde veya kurtarılmış kütüklü malzemeleri bertaraf etmek ve bu süreçte biyokömür oluşturmak için özel olarak tasarlanmıştır. Bu yüksek karbonlu biyokömür çıktısı, kimyasal, fiziksel ve biyolojik özelliklerini iyileştirerek toprak direncini artırmak için kullanılabilir ve terk edilmiş maden sahalarındakiler de dahil olmak üzere kirlenmiş toprakların iyileştirilmesinde potansiyel uygulamalara sahiptir. Burada, bu ekipmanın genel kullanımını, uygun yerleşimi, yükleme yöntemlerini, su verme gereksinimlerini ve bu yeni teknolojinin çalıştırılması hakkında öğrenilen dersleri açıklıyoruz.
Giriş
ABD genelinde, tarihsel olarak yerli halk tarafından belirlenen ve modern zamanlarda bastırılan, sık sık düşük yoğunluklu yangınların yokluğunda birçok orman meşceresinin ayakta duran ağaç hacmi artmıştır 1,2. Bu yangın dışlanmasından kaynaklanan aşırı stoklanmış meşcereler, orman yangınlarına, zararlılara, hastalıklara ve kuraklık etkilerine karşı orman direncini artırmaya çalışan arazi yöneticileri için zorluklar doğurmaktadır3. Ağaç hacmini azaltmak için standart yönetim uygulamaları, öngörülen yangın, ticari öncesi seyreltme ve olgun meşcere hasadını içerir. Bu işlemler, genellikle kalıntı olarak adlandırılan önemli miktarlarda düşük ve değersiz odunsu biyokütle üretir. Örneğin, batı ABD'nin 15 eyaletinde, hasat işlemlerinin her yıl yaklaşık 8 milyon kuru ton kalıntı ürettiği tahmin edilmektedir4. Ayrıca, USDA Orman Servisi, 50 yıllık bir süre içinde 20 milyon dönümlük (10 milyon hektar) daha tedavi edecek bir orman yangını kriz planı uyguladı. Bu, satılabilir olmayan ek malzemelerin elden çıkarılması ihtiyacına yol açacak ve muhtemelen çeşitli yer tabanlı seçeneklerin kullanılmasını gerektirecektir. Üst kısımlar, uzuvlar ve satılamayan ağaçlar biyoenerji veya biyoyakıtlar için kullanılabilse de, sınırlı pazar fırsatları genellikle bu kalıntıların yığılmasına ve yakılmasına neden olur. Eğik çizgi yığınları inşa etmek, orman yangını ve böcek riskini azaltmayı, yer altı bitkileri için büyüme alanı yaratmayı ve diğer arazi yönetimi hedeflerini ele almayı amaçlar.
Açık kazık yakma, odun hacmini azaltmak için düşük maliyetli, nispeten hızlı bir yöntemdir, ancak aynı zamanda sera gazları da dahil olmak üzere duman ve hava kirleticileri üretir5. Ayrıca, toprağın fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri üzerinde istenmeyen etkilere neden olabilir ve onlarca yıl devam edebilen yanık izlerine yol açabilir6. Açık yanmanın zararlı yan etkilerini azaltmak için iklim değişikliği, orman yangını riski ve toprak sağlığı üzerindeki olumsuz etkileri azaltan alternatif yaklaşımlara ihtiyaç vardır7.
Burada, ABD Tarım Bakanlığı, Orman Servisi, Rocky Mountain Araştırma İstasyonu ve Air Burners, Inc. (Palm City, FL) arasında bir İşbirliğine Dayalı Araştırma ve Geliştirme Anlaşması (CRADA) yoluyla geliştirilen sürekli biyokömür üretimi için yeni bir yöntemin kullanımına odaklanıyoruz. Ortaya çıkan teknoloji, bundan böyle biyokömür üreten hava perdesi brülörü (BACB; Şekil 1), duman ve partikül emisyonlarını sınırlarken odunsu kalıntılardan sürekli olarak biyokömür üretir. Açık yanma ile karşılaştırıldığında, BACB'nin işlevselliği yangın riskini ve dumanın yayılmasınıazaltır 8 ve operasyonel yanma pencerelerinin güvenli bir şekilde uzatılması için yollar yaratır. Yakıt birikimlerine katkıda bulundukları arazide kalıntı yığınları bırakan geleneksel yöntemlerin9 veya öncelikle duman ve kül üreten alternatif yanma yöntemlerinin aksine, BACB, toprağı korurken ve tutarlı, yüksek karbonlu bir odun kömürü olan biyokömür oluştururken yakıt yüklerini etkili bir şekilde azaltır. Ayrıca, BACB hareketlidir ve örneğin bir kütük sahanlığına, bir yol kenarına veya bir kamp alanına kolayca yerleştirilebilir. Ayrıca ıslak veya kuru odunları, karışık hammadde türlerini ve boyutlarını yakabilir ve sert hava koşullarında ve hava koşullarının açık hav yakma için çok riskli olduğu zamanlarda kullanılabilir.
BACB'de üretilen biyokömür genellikle p-90 karbondur, oldukça gözeneklidir ve partikül boyutu dağılımında tutarlıdır, bu da onu genellikle terk edilmiş madenlerde, kütük inişlerinde, kızak yollarında, nehir kıyısı alanlarında veya tarım alanlarında bulunan bozulmuş toprakların iyileştirilmesi için uygun hale getirir. Biochar ayrıca besinleri adsorbe etmek ve kokuyu azaltmak için kompostla karışım olarak veya hayvancılık besinlerinde de kullanılabilir. Genel olarak, odunsu kalıntı biyokömürü için en iyi toprak kullanımları, iri dokulu, düşük organik maddeli topraklarda toprak agrega stabilitesini ve mevcut suyu arttırırken erozyonu ve nitrat sızıntısını azaltmaktır10,11.
Şekil 1: Mobil biyokömür üreten hava perdesi brülörü. Test bölgesi, eğik çizginin ve biyokömür üreten hava perdesi brülörünün genel konfigürasyonunu gösterir. Bu rakam12'den değiştirildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Tasarım ve operasyona genel bakış
Birkaç tip hava perdesi brülörü mevcut olmasına rağmen, BACB sürekli olarak biyokömür oluşturur. Ünite yaklaşık 7 m uzunluk x 2,5 m genişlik x 2 m yüksekliktedir. Yanma odasının üst kısmında, içinde duman, partikül ve köz bulundurmak için sabit bir hava perdesi sağlayan ve emisyonların tamamen oksidasyonunu destekleyen bir hava manifoldu vardır. Optimum çalışma için, yanma odası manifoldun hemen altındaki bir seviyeye kadar yüklenir ve yanma odası boyunca kesintisiz hava akışı sağlanır. BACB, standart bir çeki demiri paketi ve yeterli çekme kapasitesi ile herhangi bir aracın arkasında çekilebilir. Yığılmış biyokütleye (hammadde olarak da adlandırılır) yakın, ancak saha çevresinde ekipman ve personelin serbestçe ve güvenli bir şekilde hareket etmesine izin vermek için yeterli alana sahip düz, pürüzsüz bir saha hazırlanır. Yerleştirildikten sonra, ünite, yerleşik hidrolik sistem kullanılarak yanma odası kenarları toprağa indirilerek sabitlenir. Bir fan motoru, bir tarafta yanma odasının uzunluğu boyunca uzanan hava perdesi manifolduna basınç uygular. Biyokütle başlangıçta ateş kutusunda bir kömür yatağı oluşturmak için yakılır ve yakılır. Daha sonra, gelen materyali hava perdesinin altında tutarken periyodik olarak ek biyokütle eklenebilir. Malzeme yandıkça, kömür üretilir ve yanma odasının altındaki bir açıklıktan düşer ve burada konveyör bandı ile makineden temizlenir. Ateş kutusunun içindeki bir panel, bu işlemi kolaylaştırmak için salınır. Kül veya ince malzemeler konveyör bandından aşağıdaki toprağa düşer. Sıcak kömürler, yanma odasının altındaki bir yuvadan makineden çıkar ve suyla dolu bir tavaya bırakılır, bu da yanmayı durdurur ve biyokömürü güvenli bir şekilde işlenebileceği bir sıcaklığa soğutur. Çalışmayı durdurmaya hazır olduğunda, kalan malzemenin yanmasına izin verilerek yanma odası temizlenir. Tipik olarak, ünite gece boyunca soğur ve gerektiğinde ertesi gün güvenli bir şekilde hareket ettirilebilir. Acil bir durum olmadıkça, odun yanarken veya soğurken BACB'yi hareket ettirmeye çalışmayın. Acil durumlarda, yangını söndürmek ve kömürleri boğmak için kum veya toprak kullanılabilir. Ateş kutusundaki seramik karoların üzerine asla doğrudan su püskürtülmemelidir.
Protokol
NOT: BACB'nin çalışmasıyla ilgili ek ayrıntılar, ekipmanla birlikte gelen kullanım kılavuzunda bulunabilir.
1. Siteye ulaşım
- Sınıf 5 ticari hizmet bağlantısı (bilye boyutu 2-5/16 inç veya 58.75 cm) kullanarak, BACB'yi 1 ton veya daha büyük bir kamyonete bağlayın ve çerçeve raylarının taşıma için düz olduğundan emin olmak için bağlantı yüksekliğini ayarlayın. Çekmeden önce fren kontrol cihazını, ayrılma sistemini, frenleri, tekerlekleri ve römork aydınlatmasını kontrol edin.
- BACB'nin seyahat emniyet pimlerinin düzgün şekilde sabitlendiğinden ve yanma kutusunun seyahat pimlerinin üzerine indirildiğinden emin olun.
- İstenilen konuma geldikten sonra, üniteyi hala çekici araca bağlıyken konumlandırın; Elle hareket ettirilemeyecek kadar ağırdır. Tekerlekleri takozlayın ve kriko sehpasını indirin. Çekici araçtan ayırın. Şasi (yeşil çerçeve) önden arkaya düz olmalıdır; Bunu başarmak için krikoyu kaldırın veya indirin.
- BACB bir günden fazla bir yerde oturacaksa, kül biriktirmek için sığ bir hendek kazın. Açmayı konveyör bandı kadar geniş tutun. Bu hendek olmadan, bir sonraki gün yanmaya devam etmek için BACB'nin aynı yere taşınması ve yeniden konumlandırılması gerekecektir.
- Yanma pimlerini yanma odasının önünden ve arkasından çıkarmak, personeli temizlemek ve ardından yanları yere indirmek için ateş kutusunu hafifçe kaldırın. Yerle temas şasiyi kaldıracaktır, ancak lastikler yere sağlam bir şekilde oturmalıdır. Yanma odası yan duvarlarının tüm uzunluğu toprakla temas halinde değilse, üniteyi daha düz bir yere taşımayı düşünün veya alanı düzleştirmek için kürek veya ekskavatör kullanın.
- Yanma odası ile kapalı motor arasındaki çalkalayıcı panelini çalıştıran hidrolik motorun yeşil çerçeve ile temas halinde olmadığını kontrol edin.
- Motoru çalıştırın ve hidroliği çalıştırmadan önce ısınması için yeterli zaman tanıyın.
2. Yerinde hazırlık
- BACB'yi odun yığınına oldukça yakın nispeten düz bir yüzeye (%3 Şekil 2) besleme stoğunu hava manifoldu üzerinden serbestçe yüklemesi için yeterli alana sahip olduğundan emin olun.
- BACB üzerindeki hava manifoldunun hava perdesini rüzgarla aynı yönde üflediğinden emin olun. Yerel hakim rüzgar yönü için herhangi bir telefon hava durumu uygulamasını günlük olarak kontrol edin veya son BACB yerleşiminden önce yerinde rüzgar yönünü not edin.
- BACB'yi büyük kayaların, bitki örtüsünün veya döküntülerin olduğu yerlere yerleştirmeyin. Ekipman düz hale geldiğinde ve yanma odası kenarları indirildiğinde, havanın içeri girmesini ve dumanın ateş kutusundan dışarı çıkmasını önlemek için yanlara toprak koyun.
- Söndürme tavasını (Şekil 3) BACB'nin arkasındaki düz bir zemine yerleştirin. Konveyör bandına temas etmediğinden emin olun. Söndürme tavasını yaklaşık 40 galon (150 L) su ile doldurun. Gerektiğinde söndürme tavasını yeniden doldurmak için yerinde yaklaşık 300 galon (1135 L) su bulundurun.
- Herhangi bir odunsu besleme stoğu seçin ve ateş kutusundaki yangını başlatmak için kuru malzeme kullanın. Yanma odasını yüklemek için yakınınızda yeterli miktarda hammadde bulundurmak için mini ekskavatörü kullanın. Tüm besleme stoğunu, ateş kutusunun maksimum uzunluğundan daha kısa bir uzunlukta kesin.
NOT: Büyük çaplı (yaklaşık 10 inç (25 cm) kütükler daha küçük uzunluklarda (~ 18-36 inç; 45-91 cm) kesilmeli ve çok büyük malzemeler (> 20 inç (50 cm) ~ 12-18 inç; 30-45 cm) bölümler halinde kesilmelidir.
Şekil 2: Odun artıklarını hareket ettiren bir ekskavatör örneği. Biyokömür üreten hava perdesi brülörünü yüklemek için mini ekskavatörler kullanılabilir. Bu rakam12'den değiştirildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Söndürme havuzu yerleşimi örneği. Söndürme havuzu su ile dolu tutulur ve konveyör bandının yaklaşık 2 inç (5 cm) önüne yerleştirilir. Bu rakam12'den değiştirildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
3. Tehlike azaltma
- Hammaddeyi ateşlemeden önce, yangın tehlikesinin tutuşturma için çok yüksek olmadığını ve gerekirse hava kalitesi izlemesinin yerinde olduğunu doğrulamak için yerel hava kalitesi izin veren kurum ve yerel itfaiye ile kontrol edin.
- Ek olarak, ateşlemeden önce, istenmeyen ateşlemeleri önlemek için BACB'nin etrafındaki 6 fit (2 m) alandaki organik kalıntıları temizleyin. Yeterli bir su kaynağına bağlı şarjlı bir hortum olduğundan ve BACB söndürme tavasının suyla dolu olduğundan emin olun. Mümkünse, istenmeyen ateşlemeleri söndürmek için birkaç 5 galonluk (20 L) su kovasını hazır bulundurun. Yüksek yangın tehlikesi sırasında yanarken, daha büyük istenmeyen ateşlemeleri söndürmek için fıskiyeler, su pompası veya portatif bir su deposu kurma ihtiyacını değerlendirin.
- Çalışanların su verme tavasına, kontrol paneline (Şekil 4) ve BACB'nin sağ arka köşesinde bulunan konveyörün manuel kontrol noktasına erişmek için makinenin yanlarında ve arkasında serbestçe hareket edebildiğinden emin olun.
- Çalışanların manifoldun karşısındaki hava perdesinin önünde yürümediklerinden ve dayanıklı sentetik olmayan giysiler, yüksek görünürlüklü yelek, baret, deri eldiven ve göz ve işitme koruması giydiklerinden emin olun.
Şekil 4: Biyokömür üreten hava perdesi brülöründeki kontrol paneli. Kontrol paneli, hava perdesini, konveyörü ve sistem gücünü açmak ve yanma odasını yükseltmek ve indirmek için kullanılır. Bu rakam12'den değiştirildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
4. Operasyon öncesi kontroller
- Besleme stoğunu ateşlemeden önce tüm yakıt ve sıvı seviyelerini ve filtreleri kontrol edin ve gres noktalarını yağlayın. BACB çalışmaya ve sıcaklığa ulaştıktan sonra, sıvı seviyelerini, filtreleri ve yağ noktalarını incelemek, taşımak veya bakımını yapmak imkansız olabilir.
- Çalışma yeri için hava raporunu kontrol edin ve yanma sırasında rüzgarın saatte ~ 20 mili (saatte 30 km) aşmadığından emin olun.
- Ateşlemeden önce, temiz bir yanma sağlamak için ahşabın yüklenmesi ve yönlendirilmesi için el sinyalleri üzerinde anlaşmak (veya iki yönlü bir telsiz kullanmak) için mini ekskavatör operatörü ile bir görüşme yapın. Mini ekskavatör operatörüne hava manifoldu üzerinden yükleme yapmasını ve yanma odasını besleme stoğu hava manifoldunun karşısına gelecek şekilde yüklememesini tavsiye edin.
5. İlk yükleme ve bir taban yangını oluşturma
- İlk olarak, mini ekskavatörü kullanarak yanma odasını kuru besleme stoğu (varsa) ile yükleyin. Yığının yanmasına yardımcı olacak hava boşluğu oluşturmak için odunu, yanma odası yaklaşık 2/3'üdolana kadar yükleyin, malzemelerin yönünü değiştirerek (yani, bir yük dik ve sonraki katman yanlara paralel olmalıdır). Malzemenin kolayca tutuşmasını sağlamak için malzemeyi sıkı bir demet halinde paketlemeyin ve ekskavatörü malzemeyi yanma odasında sıkıştırmak için kullanmayın.
- Eşit bir kömür yatağı oluşturmak için hammaddenin tüm yanma odası boyunca yerleştirildiğinden emin olun. Eşit doldurma ve yanmayı sağlamak için yanma odasının uçlarındaki hammadde boşluklarına dikkat edin.
- Ahşabın üzerinde dizel gibi bir ateşleme yardımcısı kullanın ve ardından yanma odası boyunca birkaç noktada bir propan meşalesi veya benzeri bir ateşleme cihazı ile yakın.
6. Ateş kutusuna odun eklenmesi
- Ateş kutusunun yaklaşık yarısı yanan kalıntılar ve kömürlerle dolana kadar taban ateşinin yanmasına izin verin.
- Motoru çalıştırın ve fan hızını yangın koşullarına göre ayarlayın. Manifolddan gelen havanın yangını dışarı üflememesi için motor devrini yavaşça artırın. Kontrol panelindeki RABBIT düğmesine basarak motor devrini artırın (Şekil 4).
- İyi bir kömür tabanı elde edildiğinde, mini ekskavatör sürücüsüne yangını boğmayacak bir oranda ek hammadde eklemesi için sinyal verin. Ek hammadde eklendiği ve hava perdesi bozulduğu için kısa bir süre için duman çıkması beklenir. İstenmeyen tutuşmalara neden olabilecek kaçan kıvılcımlar veya közler için BACB'yi ve çevresini sürekli olarak izleyin.
7. Biyokömür üretimi
- Temel yangın kurulduğunda, ek besleme stoğu eklendiğinde ve fan hızı 2800 rpm'ye yükseltildiğinde, Sistem Güç anahtarını Biochar olarak değiştirin (Şekil 4). Sistem gücünün 1800 psi olduğunu kontrol edin.
- Konveyörü ve çalkalayıcıyı açın. Bu iki işlev her 3 dakikada bir otomatik olarak dönecektir. Sistem güç anahtarını Biochar'dan Firebox'a geçirerek sürekli üretimi sürdürün (Şekil 4). Bu, her döngüde büyük miktarlarda kömür göründüğünde çalkalayıcı ve konveyör bandı için aralıklı zamanlayıcı mekanizmasını geçersiz kılar.
- Biyokömürü söndürme tavasında toplayın ve biyokömürü söndürme tavasının sonuna taşımak için geniş tırmığı kullanarak ve ardından biyokömürü tavadan çıkarmak ve bir yığın haline getirmek için eleme küreğini kullanarak her 5-10 dakikada bir biyokömürü tavadan çıkarın.
- Tırmık konveyör bandına takılırsa, uyarı flaşı yanıp sönmelidir. Ana kontrol panelinde Konveyör anahtarını KAPALI konuma getirin, ardından tırmığı çıkarın ve kayışı yeniden başlatın.
- Çalkalayıcı panelin veya konveyörün durup durmadığını belirlemek için ana kumandadaki basınç göstergelerini kontrol ederek diğer uyarı flaşlarına yanıt verin. Gerekirse, bağlayıcı ahşabın yanmasını sağlamak için veya BACB'nin sağ arka köşesindeki manuel kontrol noktasında konveyör bandını saat yönünün tersine manuel olarak ilerleterek Çalkalayıcıyı KAPATIN.
- Sıcak kömürlerin tamamen ıslanmasını sağlamak için söndürme tavalarını gerektiği kadar suyla doldurun. Konveyör bandına veya yanma odasındaki seramik karolara su püskürtmeyin.
- Ateş kutusuna hammadde eklemeye ve koşullar izin verdiği sürece biyokömür oluşturmaya devam edin. Tamamen kömüre dönüştürülebilmesi için daha büyük çaplı ahşabın günün erken saatlerinde eklendiğinden emin olun.
8. Operasyonların durdurulması
- Vardiya bitiminden yaklaşık 1 ila 2 saat önce ateş kutusunu yüklemeyi bırakın.
- Kalan malzeme artık çalkalayıcı paneline temas etmediğinde çalkalayıcıyı KAPATIN ve günün sonunda yanma odasında veya konveyör bandında sıcak kömür bırakmayın.
- Tüm kömürler yanma odasından çıkana kadar konveyör anahtarını AÇIK bırakın. Bu noktada aralıklı döngü için Biochar moduna geçmek uygundur.
- Gün boyunca kül, konveyör bandının altında birikir (Şekil 5). Külün konveyör bandının hareketini engellemesini önlemek için BACB'yi her gün yeni bir düz konuma taşıyın.
- Yangın söndükten ve kömürler tamamen söndürüldükten sonra, o gün için operasyonları durdurun.
NOT: Acil bir durumda, yanma odasındaki yangın, yanan kömürlerin üzerine toprak yüklenerek söndürülebilir. - Lastikleri konveyör bandının altındaki sıcak külden izole etmek için yanma odasının kenarlarını gece boyunca aşağıda bırakın.
Şekil 5: Konveyör bandının altındaki kül ve biyokömür örneği. Yanma sırasında, metal konveyör bandından bir miktar kül ve biyokömür düşecektir. Bu rakam12'den değiştirildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
9. BACB'nin yeniden konumlandırılması
- BACB'yi çekici araca bağlayın, yanma kutusunun kenarlarını kaldırın, seyahat pimlerini takın, kriko sehpasını kaldırın ve üniteyi hemen düz bir şekilde ileri çekin.
- Kalan külü (Şekil 6) suyla karıştırarak ve toprağa dağıtarak soğutun. Yeni bir yere taşınmadan önce tüm kömürlerin ve kül malzemelerinin dokunulamayacak kadar soğuk olduğundan emin olun.
Şekil 6: Kül birikimi örneği. Günün sonunda, konveyör bandının altındaki kül birikimi konveyör bandına ulaşabilir. Biyokömür üreten hava perdesi brülörünü yerleştirmeden önce hendek açmak, tek bir yerde yanma süresini uzatmanın bir yöntemidir. Hendek açma bir seçenek değilse, ekipman ileri çekilmeli ve kül her gün temizlenmelidir. Bu rakam12'den değiştirildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Sonuçlar
Ocak 2022'den Ekim 2023'e kadar BACB, çeşitli hammaddeleri biyokömüre pirolize etti (Tablo 1). Saha denemelerine dayanarak, BACB saatte yaklaşık 1 ton (900 kg) hammadde yakabilir ve hammaddenin kuru kütlesinin yaklaşık %11-25'i biyokömür olarak tutulacak ve denge gaza (su buharı, CO2 vb.) ve kül. Karbon içeriği %70-%90 arasında değişmektedir. Daha büyük odun parçalarının (>30 cm), çapı 2-30 cm arasında değişen ahşaptan daha uzun süre pirolize edilir. Biyokömürün miktarı ve kalitesi, hammadde özelliklerine (örn. boyut, tür, nem içeriği) ve yükleme hızına bağlıdır. Üretilen biyokömürün boyutu 1 inç (2,5 cm) ve daha küçüktür, ancak özellikle bir koşunun başlangıcında daha büyük parçalar mümkündür. Ek olarak, bazı yanmamış malzemeler başlangıçta açıklıktan konveyöre geçebilir ve bunlar tekrar ateş kutusuna yerleştirilebilir, bir kenara konulabilir veya biyokömürle birlikte istiflenebilir. Çok çeşitli çalışma koşulları altında yapılan saha denemelerinde, BACB'nin yakıt işlemlerinden ve diğer hasat işlemlerinden üretilen odunsu biyokütleden biyokömür oluşturmak için etkili bir orman içi yöntem olduğu ve tehlikeli yakıtları azaltabildiği gösterilmiştir.
| Üretim yeri | Hammadde | 1 saat içinde yaklaşık yeşil ağırlık | Biyokömür karbonu | ||||
| Kg | % | ||||||
| Bayrak Direği, Arizona | Pinus ponderosa | 1360 | 64 | ||||
| Springfield, Oregon | Pseudotsuga menziesii ve Mazı plicata | 910 | 94 | ||||
| Princeton, Idaho | Abies grandis, Pinus contorta ve Pseudotsuga menziesii | 900 | 89 | ||||
| Palmiye Şehri, Florida | Quercus ve Pinus | 950 | 82 | ||||
| Geçiş Kapısı, Oregon | Pinus ponderosa, Abies grandis | 800 | 87 | ||||
Tablo 1: Sonuç örnekleri. Üretim yeri, kullanılan temsili hammaddeler, 1 saatte pirolize edilen miktar ve sürekli biyokömür üreten bir hava perdesi brülöründen gelen biyokömür karbon konsantrasyonu. Fırında kurutulmuş (sabit bir ağırlığa kadar 60 °C) numunelerin karbon içeriğini belirlemek için bir element analizörü kullanıldı.
En iyi çalışan konfigürasyonu, bir mini ekskavatör sürücüsü ve ateşleme noktaları arayan, hammaddenin nereye ve ne zaman yükleneceğini yönlendiren ve biyokömürü söndürme tavasından çıkaran iki kişidir. Tomrukların çapı çok uzun veya büyükse, motorlu testereyi çalıştırmak için dördüncü bir kişiye ihtiyaç duyulabilir.
BACB mobildir, bu da ona çeşitli sitelerde çalışma esnekliği sağlar. Bu, toprak etkisinin olmaması ve kazık yakmadan daha az duman çıkmasının eşlik eden faydalarıyla birleştiğinde, ek ekosistem hizmetlerine (örneğin, karbon tutma, su tutma, toprak örtüsü ve azaltılmış yakıtlar) izin verir. Orman içi mobil biyokömür üretimi, kütük inişleri, kızak yolları, orman yolları, erozyon ve madencilikle ilişkili yerel bozulmuş toprakları restore etmek için en uygun yöntemdir.
Tartışma
Bu yöntemdeki ilk kritik adım, ekipmanın her iki eksende de neredeyse aynı hizada yerleştirilmesini sağlamaktır, böylece yanma odası yan panelleri dumanın çıkmasını ve havanın yanma odasına girmesini engeller. Diğer kritik adımlar, gerektiğinde besleme stoğunu yanma odasına yerleştirmek için ekskavatör operatörü ile sık sık görüşmeler yapmak ve tüm çalışanları hava brülörünü ve ekskavatörü çalıştırmanın güvenlik yönleri hakkında bilgilendirmektir. Bu ekipmanla yapılabilecek birkaç değişiklik vardır, ancak biyokömür üretimi yüksek olduğunda konveyör bandını ve çalkalayıcı panelleri sürekli olarak çalıştırmak bir seçenektir. Temel sınırlama, yükleme hızına ve hammadde tipine, boyutuna veya nem içeriğine bağlı olduğu için üretim oranlarının belirlenmesindeki zorluktur.
BACB'yi işleten işçilerin tırmık, motorlu testere ve kürek gibi yangınla mücadele araçlarına erişimi olmalıdır. Ayrıca pamuklu veya aleve dayanıklı giysiler, göz ve kulak koruması ve deri eldiven giymelidirler. Baretler, sağlam botlar, uzun kollu gömlekler ve uzun pantolonlar, çalışanları közlerden, ısıdan ve ekskavatörden kazara odun salınmasından koruyacaktır. Mobil BACB'ler genellikle uzak konumlarda bulunur ve bu nedenle acil durum planlaması kritik öneme sahiptir. Ekipler, özellikle konum cep telefonu hizmet kapsama alanı dışındaysa, acil durum iletişimi için bir yönteme sahip olmalıdır. Genellikle, bir radyo, uydu telefonu, veya acil durum işareti kullanılır.
BACB, eğik çizgi yığınlarındaki fazla odunsu biyokütleyi azaltmak için bir araçtır. Açık hav veya yayın yanmasını ortadan kaldırmaz, ancak hassas alanlarda faydalıdır. Örneğin, çalışma için düz bir yüzey gerektiğinden, yol kenarlarındaki veya kütük inişlerindeki yakıt yüklerini azaltabilir. Ek olarak, kamp alanlarında, diğer rekreasyon alanlarında ve vahşi alan-kentsel arayüzde veya açık yanmadan kaynaklanan dumanın sorunlu olabileceği kentsel ortamlarda odunsu kalıntıları gidermek için iyi bir araçtır13. Biochar, yerel toprak iyileştirme projeleri için kullanılabilir ve BACB bunu yerel olarak oluşturabilir. Ek olarak, büyük ölçekli, rahatsızlık sonrası (örneğin, kasırga, kasırga) temizlik, BACB teknolojilerinin biyokütleyi azaltabileceği ve toprak ıslahı sağlayabileceği başka bir yerdir. BACB'ler az duman ve az köz ile temiz yanma olduğundan, koşullar açık yanmayı sınırladığında (örneğin, yanma yasakları) kullanımları odunsu kalıntıların atılması için başka bir seçenek sunar.
Hava perdesi brülörleri, genellikle %80-%100 opaklığa sahip olan açık yanma ile karşılaştırıldığında, EPA Yöntem 9 Testi kullanılarak, %10'dan daha az opaklığa sahip temiz bir yanma sağlamak için ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) ile uyumlu olarak geliştirilmiştir14. Yer bazlı biyokömür üretiminin kullanımı, açık yakma 2 ile karşılaştırıldığında net CO2eşdeğerinde40-15 kat daha düşük bulunmuştur.
Orman meşcerelerinde kuraklık, böcek ve hastalık ölümlerini şiddetlendiren artan çevresel stresler nedeniyle son on yılda Kuzey Amerika'da yıkıcı orman yangınları artmaktadır. Orman yangını riskinin azaltılması, bertaraf edilmesi gereken satılamayan malzemelerle sonuçlanan aktif orman yönetimini gerektirir. Odunsu yakıt miktarını azaltmak için açık yanma yerine, orman alanlarında, kamp alanlarında, şehir parklarında veya şehirlerde mobil bir BACB kullanılabilir. Hava perdesi brülörleri, odunsu kalıntıların16 yakılmasından kaynaklanan emisyonları azaltmak için bir yöntem olarak onlarca yıldır kullanılmaktadır ve bu, bu teknolojiyi kullanmanın en büyük yararıdır. Toprak restorasyon çalışmaları için kullanılmak üzere sürekli olarak tutarlı bir biyokömür ürünü üretme yeteneği, iklim açısından akıllı orman uygulamalarını artırmaya yönelik acil bir ihtiyaca yanıt vermektedir17. Açık kazık yakma yerine, hava perdesi brülörleri topraküzerindeki etkileri sınırlar 18, hava kirleticilerini ve sera gazı emisyonlarını azaltır ve teknoloji, tehlikeli yakıt azaltma işlemlerinin devam ettiği yol kenarları, kütük inişleri, kırsal topluluklar veya kamp alanlarının yakınında çalışan koruma ekipleri geliştirerek yeni bir işgücünü devreye sokabilir.
Açıklamalar
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Teşekkürler
Gösterilerin yapılmasına ve veri toplanmasına yardımcı olan çok sayıda Üniversite personeline, Ulusal Orman ve Arazi Yönetimi Bürosu personeline teşekkür ederiz. Bu yöntem için saha çalışması, ABD Orman Servisi, Rocky Mountain Araştırma İstasyonu, Washington D.C. ve Pasifik Kuzeybatı Bölgesi ofisleri tarafından desteklenmiştir. Bu yayındaki bulgular ve sonuçlar yazarlara aittir ve herhangi bir resmi U.S.D.A. veya A.B.D. Hükümeti kararını veya politikasını temsil edecek şekilde yorumlanmamalıdır.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| CharBoss hava perdesi brülörü | Hava Brülörleri, Inc. | T26 | 36" peyzaj tırmığı, eleme küreği, 1 1/8" soketli 1/2" sürücü standart mandalı, gres tabancası ve söndürme tavası ile birlikte gelir |
| Dizel yakıt (Ultra düşük kükürt) | Yerel olarak satın alınır | ||
| Dizel yakıt tankları | Uline | H-1849Y | veya benzeri |
| Motor yağı (dizel sınıfı) | Herhangi bir dizel sınıfı yağ 15W40 veya 10W40. | ||
| Ekskavatör | Yerel kiralama şirketi. Daha küçük boyutlar daha az yakıt gerektirir. | ||
| Yüksek sıcaklıkta tutukluk önleyici yağlayıcı (16 oz kartuş) | McMaster-Carr | 1288K97 | yağlama hidrolik bağlantı parçaları |
| Hidrolik Yağ | Amsoil | HVH05-EA (ISO32) /HVG05-EA (ISO22) | Herhangi bir ISO32 sentetik hidrolik yağı, soğuk hava için ISO22 seçeneği. Amsoil ISO32 fabrikada monte edilmiştir. |
| Büyük kovalar | Uline | 5495 | veya benzeri |
| Aydınlatma meşalesi (propan) | Grainger | 9RCF3 | veya benzeri |
| 1 tonluk pikap (veya daha büyük) | CharBoss'u siteye taşımak için | yerel olarak | |
| Görüntüleme adımı | Gorilla | GLP=WP | Ateş kutusuna veya diğer tezgah tarzı adıma görüntülemeye izin vermek için kararlı adım |
| Su kamyonu | En az 300 galon kapasiteli herhangi bir su kamyonu; Söndürme tavasına yerçekimi su beslemesi kullanılabilir. | ||
| Tekerlek takozları | Otostop çekerken / çözerken 4 "x 4" kereste blokları veya ticari olarak temin edilebilen takozlar ünite | ||
| < güçlü > kişisel koruyucu ekipman < / güçlü > | |||
| Kulak koruması | Uline | S-22141 | veya benzeri |
| Göz koruması | Amazon | veya benzeri | |
| Yangın gömleği | Grainger | 12R487 | veya benzeri |
| İtfaiye | pantolonu Grainger | 39EM96 | veya benzeri |
| Baret | İndirim Güvenlik Donanımı | SFTSCHH1000038126 | veya benzeri |
| Deri eldivenler | Uline | S-6777M | veya benzeri |
| Sağlam botlar | herhangi bir kalın tabanlı, deri bot. | ||
| Acil durum dişlisi | |||
| Garmin InReach | Cabelas | 100195666 | veya benzeri |
| Pulaski balta | Ormancılık tedarikçileri | 85274 | veya benzeri |
| Yangın tırmığı | Ormancılık tedarikçileri | 85210 | veya benzeri |
Kaynaklar
- Barrett, S. W., Arno, S. F. Indian fires as an ecological influence in the northern Rockies. J Forestry. 80, 647-651 (1982).
- Savage, M., Swetnam, T. W. Early 19th century fire decline following sheep pasturing in the Navajo ponderosa pine forest. Ecology. 71, 2374-2378 (1990).
- Sohn, J. A., Hartig, F., Kohler, M., Huss, J., Bauhus, J. Heavy and frequent thinning promotes drought adaptation in Pinus sylvestris forests. Eco Appl. 26, 2190-2205 (2016).
- Air Burners, Inc. , Available from: https://airburners.com/technology/principle (2024).
- U.S. Department of Energy. 2016 Billion-ton report: Advancing domestic resources for a thriving bioeconomy. U.S. Department of Energy. , (2016).
- Jang, W., Page-Dumroese, D. S., Han, H. S. Comparison of heat transfer and soil impacts of air curtain burner burning and slash pile burning. Forests. 8, 297(2017).
- Rhoades, C. C., Fegel, T. S., Zaman, T., Fornwalt, P. J., Miller, S. P. Are soil changes responsible for persistent slash pile burn scars in lodgepole pine forests. Forest Eco Management. 490, 119090(2021).
- Rodriguez Franco, C., Page-Dumroese, D. S., Archuleta, J. Forest management and biochar for continued ecosystem services. J Soil Water Cons. 77, 60-64 (2020).
- Lee, E., Han, H. S. Air Curtain Burners: A tool for disposal of forest residues. Forests. 8, 296(2017).
- Fornwalt, P. J., Rhoades, C. C. Rehabilitating slash pile burn scars in upper montane forests of the Colorado Front Range. Natural Area J. 31 (2), 177-182 (2011).
- Blanco-Canqui, H. Does biochar improve all soil ecosystem services. GCB-Bioenergy. 13, 291-304 (2020).
- USDA Forest Service. , Available from: https://www.fs.usda.gov/ (2024).
- Razzaghi, F., Obour, P. B., Arthur, E. Does biochar improve soil water retention? A systematic review and meta-analysis. Geoderma. 361, 1(2020).
- U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Technology and Development Program. The use of air curtain destructors for fuel reduction. Fire Management Tech Tips #0251 1317-SDTDC. U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Technology and Development Program. , 5(2002).
- Puettmann, M., Sahoo, K., Wilson, K., Oneil, E. Life cycle assessment of biochar produced from forest residues using portable systems. J Cleaner Prod. 250, 119564(2020).
- Miller, C. A., Lemieux, P. M. Emissions from the burning of vegetative debris in air curtain destructors. Air Waste Management Assoc. 57, 959-967 (2007).
- Rodriguez Franco, C., Page-Dumroese, D. S., Pierson, D., Nicosia, T. Biochar utilization as a forestry climate-smart tool. Sustainability. 16, 1714(2024).
- Busse, M. D., Shestak, C. J., Hubbert, K. R. Soil heating during burning of forest slash piles and wood piles. Int J Wildland Fire. 22 (6), 786-796 (2013).
Yeniden basım ve izinler
