Химическая формула угля, процесс его образования и использование в промышленности

Содержание   

  1. Из чего состоит уголь? Какова химическая формула угля
    1. Бурый уголь
    2. Каменный уголь
    3. Микрокомпоненты каменного угля
    4. Антрацит
    5. Активированный уголь
  2. Химическая формула угля, процесс его образования и использование в промышленности
    1. Различные модификации угля
    2. Определение и формула угля
    3. Древесина карбонового периода
    4. Процесс карбонизации
    5. Воздействие на окружающую среду
  3. Что такое древесный уголь
    1. Как выглядит древесный уголь?
    2. Свойства древесного угля
    3. Сферы применения
    4. Маркировка продукции
    5. Виды древесного угля
    6. Технология производства древесного угля
  4. Где используется древесный уголь?
  5. Как сделать древесный уголь?
    1. Самостоятельное изготовление
    2. Нагрев
    3. Сушка
    4. Пиролиз древесины
    5. Прокалка
    6. Остывание угля
    7. Использование печи из металлической бочки
    8. Выбор технологии углежжения
  6. ТОП традиционных способа, как древесный уголь делают в домашних условиях
    1. Первый способ.
    2. Второй способ.
  7. Оборудование для создания угля
    1. Конструкция углевыжигательной печи
    2. Принцип работы углевыжигательной печи
  8. Правила безопасности
  9. Итог

1 Из чего состоит уголь? Какова химическая формула угля

Уголь — это один из самых древних видов топлива, известных человеку. И даже сегодня он занимает лидирующие позиции по объему использования. Причиной тому служит его распространенность, легкость добычи, переработки и использования. Но что он собой представляет? Какова химическая формула угля?

На самом деле данный вопрос не совсем корректен. Уголь — это не вещество, это смесь различных веществ. Их целое множество, поэтому полностью определить состав угля невозможно. Поэтому под химической формулой угля в этой статье мы будем подразумевать скорее его элементный состав и некоторые другие особенности.

Но что мы можем узнать о состоянии этого вещества? Уголь образуется из останков растений в течение многих лет вследствие воздействия большой температуры и давления. А так как растения имеют органическую природу, то и в составе угля будут преобладать органические вещества.

В зависимости от возраста и иных условий происхождения угля его делят на несколько видов. Каждый вид отличается элементарным составом, наличием примесей и другими немаловажными характеристиками.

к меню ↑

1.1 Бурый уголь

Является самым молодым видом угля. В нем даже наблюдается растительная древесная структура. Образуется напрямую из торфа на глубине порядка 1 километра.

Этот вид угля содержит достаточно большое количество влаги: от 20 до 40%. При попадании на воздух она испаряется, а уголь рассыпается в порошок. Далее речь пойдет о химическом составе именно этого сухого остатка. Количество неорганических примесей в буром угле также велико и составляет 20-45%. В качестве этих примесей выступают диоксид кремния, оксиды алюминия, кальция и железа. Также в нем могут содержаться оксиды щелочных металлов.

Много в этом угле и летучих органических и неорганических веществ. Они могут составлять до половины массы этого вида угля. Элементарный состав за вычетом неорганических и летучих веществ следующий:

  • Углерод 50-75%.
  • Кислород 26-37%.
  • Водород 3-5%.
  • Азот 0-2%.
  • Сера 0,5-3%.

к меню ↑

1.2 Каменный уголь

По времени образования этот вид угля идет следующим после бурого. Он имеет черный или серо-черный цвет, а также смоляной, иногда металлический блеск.

Влажность каменного угля значительно меньше бурого: всего 1-12%. Содержание летучих веществ в каменном угле очень колеблется в зависимости от места добычи. Оно может быть минимальным (от 2%), но может и достигать значений, аналогичных бурому углю (до 48%). Элементарный состав следующий:

  • Углерод 75-92%.
  • Водород 2,5-5,7%.
  • Кислород 1,5-15%.
  • Азот до 2,7%.
  • Сера 0-4%.

Отсюда можно сделать вывод, что химическая формула угля каменного состоит из большего числа углерода, чем у бурого. Это делает данный вид угля более качественным топливом.

к меню ↑

1.3 Микрокомпоненты каменного угля

Микрокомпоненты углей, или мацералы – это мельчайшие органические частички, которые можно разглядеть только под микроскопом. Как и макрокомпоненты, они не имеют определенной химической структуры. В состав входят циклические ароматические углероды в разных соотношениях. Классификация основывается на генезисе веществ из растительных остатков, их твердости, блеске, отражении света и других физических свойствах.

По количеству и соотношению микрокомпонентов угля определяют его марку, особенности метаморфизма пластов. Это влияет на способы применения ископаемого и его характеристики.

Различают несколько групп мацералов:

  • Витриниты
  • Семивитриниты
  • Липтиниты
  • Инертиниты

Каждая группа включает еще несколько разновидностей микрокомпонентов. Детальнее о них мы расскажем дальше.

Витриниты

Это группа химических веществ, образовавшаяся из лигнина и целлюлозы. Они твердые, с гладкой блестящей поверхностью, содержат ароматические соединения с циклической структурой. Цвет колеблется от черного и темно-серого до почти прозрачного, в зависимости от степени метаморфизма.

Витриниты потеряли во время генезиса значительную часть водорода и кислорода, в их составе значительно преобладает углерод. При нагревании они плавятся, выделяют среднее или низкое количество летучих веществ.

Группа включает:

  • Телинит
    Материал состоит из стенок древесных клеток, которые четко визуализируются под микроскопом. Его много в битумизированном угле; в зрелых ископаемых количество снижается.
  • Коллинит
    Основное цементирующее вещество витрена.
  • Витродентринит
    Образуется из обломков телинита и коллинита с диаметром около 10 мкм.

Витриниты являются одними из самых распространенных и важнейших органических составляющих каменного угля. Цвет и рельеф этих мацералов используют как эталон для определения других групп. Они наименее зольные, а также хрупкие и плотные (1300—1400 кг/м3). Уголь с высоким содержанием витринитов – ценное топливо и материал для производства кокса.

Семивитриниты

Эта группа микрокомпонентов образуется из целлюлозы и лигнина, с примесью древесных остатков (фюзена). Поверхность семивитринитов гладкая, цвет серый (всегда светлее, чем у витринитов). При нагревании вещества размягчаются, но не становятся пластичными.

В группу семивитринитов входят:

  • Семителинит
  • Семиколлинит

По физическим характеристикам семивитринит занимает промежуточное положение между витринитом и инертинитом. Его присутствие говорит о низком или среднем метаморфизме угля. В таком ископаемом обычно меньше углерода, больше кислорода и водорода. При высоком содержании веществ снижается теплота сгорания, повышается способность к окислению. Но обычно в каменном угле количество семивитринитов не превышает 1-3%, что не влияет на качество материала.

Липтиниты

Группа липтинитов, или экзинитов образовалась из липидов растений. Цвет зависит от происхождения и степени углефикации, бывает темно-коричневым, черным и серым. Структура липтинитов практически не изменяется во время превращения торфа в бурый и каменный угли. Они не поддаются гумификации и гелификации. Поэтому под микроскопом хорошо видны частички растений – споры, пыльца, кутикула, воск.

В группу входят 6 органических веществ:

  • Споринит
    В структуре преобладают споры растений. Это прочный материал, который связывает между собой элементы дюрена.
  • Кутинит
    Образуется из окаменевшей кутикулы растений. Он прочный, содержит большое количество водорода. При сжигании выделяется много летучих веществ.
  • Резинит
    Он образовался из древесной смолы и воска, рассеян в толще породы или залегает слоями. Резинит содержит много водорода. Он может растворяться в спирте, бензоле. Из него можно получать смолу и битум.
  • Суберинит
    Это компонент желтого цвета, образовавшийся из корковой ткани. Встречается он в виде корок, обволакивающих основной пласт породы.
  • Альгинит
    Происходит альгинит от низших растений, водорослей, простейших и бактерий, богатых липидами. Он входит в состав только особого типа углей – сапропелитов. Они образовались на дне пресных и соленых водоемов. Вещество очень твердое, богато водородом, имеет черный цвет.
  • Липтодетринит
    Образовался из мелких разрушенных частиц (детрита) растений. Является смесью всех описанных выше компонентов.

Плотность липтинитов относительно низкая, 1200—1300 кг/м3. При сжигании они выделяют много летучих веществ. Из этой группы мацералов получается качественный кокс.

Инертиниты

Образуются из растительных остатков (чаще древесины), которые разлагались в присутствии кислорода. Инертиниты залегают мощными пластами на местах старых высушенных болот. Они обладают матовым блеском, в структуре просматриваются целлюлозные волокна, сохраняется рисунок древесины. Цвет веществ светлый, от желтого до белого.

Содержание углерода в инертинитах высокое, а водорода – сниженное. При сгорании они выделяют очень мало летучих веществ, не спекаются. В их состав входит большое количество ароматических углеводов. Плотность у этого вида мацералов высокая, 1400—1500 кг/м3.

Группа инертинита включает 6 веществ:

  • Фюзинит
    Он характеризуется сохраненной клеточной структурой, ячеистым строением. Внутренние полости клеток могут заполняться органическими и минеральными веществами. Фюзинит занимает первое место по содержанию углерода среди всех компонентов угля.
  • Микринит

    Он образовался из смолянистых деревьев, в больших объемах встречается в угле палеозойской эры, длиннопламенных разновидностях. Микринит рассеян в пластах в виде микроскопических зерен, может заполнять пустоты между стенками растительных клеток. Со временем он превращается в вещество, мало отличимое от витринита.
  • Макринит
    В угле встречается редко. Он представляет собой аморфную массу, которая склеивает другие компоненты.
  • Склеротинит
    Он образовался из остатков грибов. Склеротинит имеет форму овальных тельцев с четкими очертаниями и пористой структурой. Размеры включений – от 10 мкм до 80 мкм. Встречается склеротинит в каменном угле пермского периода.
  • Семифюзинит
    Он состоит из остатков древесины с частично сохраненной клеточной структурой и по своим характеристикам занимает промежуточное положение между витринитами и инертинитами.
  • Инертодетринит
    Это смесь обломков всех мацералов группы инертинита с размерами до 20 мкм.

Микрокомпоненты составляют основную массу каменного угля. В процессе метаморфизма они постепенно разлагаются, теряют свою структуру и превращаются в чистый кристаллический углерод. Другие элементы переходят в минеральную часть угольного пласта. О ней мы и поговорим дальше.

к меню ↑

1.4 Антрацит

Антрацит — это самая древняя форма ископаемого угля. Ему присущ темно-черный цвет, и он имеет характерный металлический блеск. Это самый лучший уголь по количеству тепла, которое он выделяет при горении.

Количество влаги и летучих веществ в нем очень мало. Около 5-7% на каждый показатель. А элементарный состав характеризуется крайне высоким содержанием углерода:

  • Углерод более 90%.
  • Водород 1-3%.
  • Кислород 1-1,5%.
  • Азот 1-1,5%.
  • Сера до 0,8%.

Больше угля содержится лишь в графите, который является дальнейшей стадией углефикации антрацита.

к меню ↑

1.5 Активированный уголь

Активированный уголь — это тип угля с высокой удельной поверхностью пор, из-за чего он обладает даже большей адсорбционной способностью, чем древесный. В качестве сырья для его получения используются древесный и каменный угли, а также скорлупа кокосовых орехов. Исходный материал подвергают процессу активации. Суть его состоит в том, чтобы вскрыть закупоренные поры действием высокой температуры, растворами электролитов или водяным паром.

В ходе процесса активации меняется лишь структура вещества, поэтому химическая формула активированного угля идентична составу сырья, из которого тот был изготовлен. Влажность активированного угля зависит от удельной поверхности пор и обычно составляет менее 12%.

к меню ↑

2 Химическая формула угля, процесс его образования и использование в промышленности

Уголь в различных своих модификациях может иметь цвет от коричневого до черного. Он является хорошим топливом, поэтому его используют в преобразовании тепловой энергии в электрическую. Образуется он в результате накопления растительной массы и прохождения в ней физико-химических процессов.

к меню ↑

2.1 Различные модификации угля

Накопление древесной массы в болотистой почве приводит к образованию торфа, который является предшественником угля. Формула торфа достаточно сложная, кроме того, для этой разновидности угля не существует конкретного стехиометрического соотношения. Сухой торф состоит из атомов углерода, водорода, кислорода, азота и серы.

Далее торф при длительном воздействии высокой температуры и больших давлений, возникающих в результате протекания геологических процессов, претерпевает ряд следующих угольных модификации:

  1. Бурый уголь или лигнит.
  2. Битум.
  3. Каменный уголь.
  4. Антрацит.

Каменный уголь

Конечным продуктом этой цепи преобразований является твердый графит или графитоподобный уголь, формула которого представляет собой чистый углерод C.

к меню ↑

2.2 Определение и формула угля

Строение атома углерода приведено на рис. 1. Помимо древесного угля, углерод может существовать в виде простого вещества алмаза или графита, принадлежащих к гексагональной и кубической системам, кокса, сажи, карбина, поликумулена графена, фуллерена, нанотрубок, нановолокон, астралена и т.д.

к меню ↑

2.3 Древесина карбонового периода

Около 300 млн лет назад в карбоновый период большая часть суши нашей планеты была покрыта гигантскими папоротниковыми лесами. Постепенно эти леса вымирали, и древесина накапливалась в болотистых почвах, на которых они произрастали. Большое количество воды и грязи создавали препятствия для проникновения кислорода, поэтому мертвая древесина не разлагалась.

В течение длительного времени вновь отмершая древесина покрывала более старые слои, давление и температура которых постепенно увеличивались. Сопутствующие геологические процессы в конечном итоге привели к образованию залежей угля.

к меню ↑

2.4 Процесс карбонизации

Термин «карбонизация» подразумевает метаморфические преобразования углерода, связанные с увеличением толщины древесных пластов, тектоническими движениями и процессами, а также с увеличением температуры в зависимости от глубины напластований.

Увеличение давления в первую очередь изменяет физические свойства угля, химическая формула которого остается неизменной. В частности, изменяется его плотность, твердость, оптическая анизотропия и пористость. Увеличение же температуры изменяет саму формулу угля в сторону увеличения содержания углерода и уменьшения кислорода и водорода. Эти химические процессы приводят к увеличению топливных характеристик угля.

к меню ↑

2.5 Воздействие на окружающую среду

Хотя уголь вносит важный вклад в экономическое и социальное развитие во всём мире, его добыча и потребление наносит ощутимый вред окружающей среде. Например, карьерные разработки затрагивают большие площади земли, вызывают эрозию почв, распространение пыли, загрязнение воды, плохо сказываются на местном биоразнообразии.

Подземная добыча предполагает организацию отвалов, внутри которых долгие годы происходят вредные термические процессы и повышается радиационный фон. Шахты опасны возможными провалами грунта и изменением водного баланса местности.

Рекультивация разработок занимает много времени и требует финансовых затрат. Основная её цель состоит в восстановлении нарушенной продуктивной способности земель. Различные программы включают утилизацию отвалов, воспроизводство лесов, сельскохозяйственных угодий и рекреационных зон.

Серьёзную опасность представляют продукты сгорания угля. К ним относятся токсичные оксиды азота (NO и NO2), вызывающий кислотные дожди диоксид серы (SO2), а также углекислый газ (СО2), считающийся основным виновником парникового эффекта в атмосфере планеты. Кроме того, в воздух попадают золы и другие твёрдые частицы.

Несмотря на всеобщую озабоченность по поводу загрязнения воздуха в результате выбросов, в ближайшем будущем использование угля будет продолжаться. Поэтому правительства и учёные разных стран не перестают прилагать большие усилия для поиска более эффективных технологий использования этого ценного сырья.

к меню ↑

3 Что такое древесный уголь

Уголь из древесины, так же как и любой другой, содержит преимущественно углерод. Главной характеристикой древесного угля, определяющей сферы его использования, является высокая пористость. При термической реакции в среде без кислорода или с небольшим его содержанием образуется углеродный каркас, в большой мере похожий на природную структуру капилляров в стволе дерева.

Наличие большого количества микроскопических полостей объясняет отличную поглощающую способность продукта. Если в порах присутствует кислород, то материал легко горит с выделением тепла.

Массовая доля углерода в схожих объектах составляет:

  • древесный уголь – 50 %;
  • торф – около 60 %;
  • каменный уголь – чуть больше 80 %;
  • антрацит – около 95 %.

В свежеполученном древесном угле суммарное содержание кислорода и азота достигает 44 %, что является максимальным показателем при сравнении с угольными ископаемыми.

При хранении в окружении теплого воздуха в течение одного часа уголь, только что полученный из древесины, может увеличиться в массе на 2 % за счет поглощения кислорода. Если объем порции изначально был большой, то нельзя исключить реакции самовозгорания. Поэтому продукт, сделанный из древесного сырья, сначала стабилизируют в специальном режиме, затем упаковывают и хранят в безопасных условиях.

к меню ↑

3.1 Как выглядит древесный уголь?

Многим из нас будет интересно узнать, что представляет собой древесный уголь. Это микропористый продукт сжигания древесины, имеющий повышенное содержание углерода. Древесный уголь представляет собой черный блестящий материал с синеватым отливом. Вся поверхность угля покрыта трещинами, а на срезе отчетливо просматривается сохранившаяся структура древесины. Если ударить по куску, то звук будет звонким. Такое топливо легко разжечь, а в процессе горения оно выделяет много тепла.

как выглядит древесный угли

к меню ↑

3.2 Свойства древесного угля

Основная составляющая часть такого биотоплива – это углерод. Кроме этого, в его состав входит кислород, фосфор, водород и некоторые летучие вещества. Свойства этого твердого топлива во многом зависят от вида древесины, из которого оно изготовлено:

  1. Способность к абсорбированию. Обладая высокой пористостью, древесный уголь при обычной температуре может поглощать различные вещества, в том числе и инертные газы, а при нагревании он их выделяет и снова приобретает способность к адсорбции. Это его свойство используют для очистки многих органических продуктов.
  2. Плотность древесного угля. Этот показатель зависит от сорта: если древесина плотная, то из нее получается твердый уголь, и наоборот. В случае увеличения температуры при производстве плотность получившегося продукта повышается.
  3. Высокая теплоемкость. Температура древесного угля при горении может достигать +1100ºС и более, при этом выделяется большое количество тепла (примерно 30000 кДж/кг).
  4. Экологическая безопасность. Если при горении дерева образуется много пара, не сгоревших частичек углерода и различных органических веществ, то при сжигании древесного угля все эти компоненты отсутствуют, а дыма выделяется очень мало, что делает использование продукта безопасным для здоровья человека.
  5. Нет склонности к самовозгоранию.
  6. Небольшой вес. Благодаря этому транспортировать продукт просто.

к меню ↑

3.3 Сферы применения

Спрос на этот продукт достаточно большой, так как его, кроме отопления частных домов, можно использовать:

  • в производстве электродов, различных красок, стекла и хрусталя;
  • для производства кремня для полупроводников, бора, алюминия;
  • в металлургии — как восстановитель;
  • в качестве удобрения;
  • как добавку к кормам домашних животных;
  • при шлифовке и полировке деталей, используемых в полиграфии;
  • как изоляционный материал в строительстве;
  • как замену для графита в производстве пластмасс;
  • в производстве дымового пороха;
  • в производстве щеток, сопротивлений, контактов, которые устанавливаются в электрическую и электровакуумную технику;
  • в производстве активированного угля – в качестве сырья.

Из выделяющейся в процессе производства смолы производят уксусную кислоту для пищевой промышленности, метиловый спирт, растворители, канифоль, скипидар.

к меню ↑

3.4 Маркировка продукции

Разница в подходах объясняется высоким содержанием в хвойном сырье смолоподобных веществ, которые при герметичности пиролизного реактора усложнят реализацию технологии.

Из пиролизной продукции первой группы получают уголь, маркирующийся буквой А, с максимальной концентрацией углерода, достигающей 90 %, и минимальным содержанием минеральных компонентов (2,5 %).

Если пиролизу подвергали смесь сырья первых двух групп, то максимальное содержание углерода в древесном угле, имеющем маркировочное обозначение Б, достигает 88 % при такой же зольности.

Если смесь всех пород подвергли углежжению, образуется угольный конгломерат, маркируемый буквой В. Концентрация скелетного углерода в нем достигает максимум 77 %, минеральных компонентов – 4 %, многие другие параметры не нормируются.

Обратите внимание! Наилучшими характеристиками обладает продукция марки А, поэтому ее применяют для последующей активации с целью получения сорбентов.

Хорошие качества демонстрирует уголь группы Б, его и продукцию марки А используют в промышленном органическом синтезе.

Приемлемыми свойствами для удовлетворения нужд большинства потребителей обладает результат воплощения технологии углежжения в том случае, если процесс проводится грамотно. Желающих приготавливать ценный продукт из древесины много. Готовых вникать в особенности реализации идеи на практике бывает гораздо меньше, что может приводить к неприятным последствиям с непредсказуемым исходом.

к меню ↑

3.5 Виды древесного угля

Такое твердое топливо разделяется на несколько видов. Это зависит от того, какой сорт древесины выбран для изготовления продукции, сколько нелетучего углерода в ней содержится. Отличается уголь по типу упаковки: это может быть кусковой древесный уголь в мешках или угольные брикеты. Для розничных покупателей продукт весом 3-10 кг упаковывают в бумагу, а для предприятий фасуют уголь весом по 25-50 кг в мешки из полипропилена.

Черный древесный уголь

На производство этого вида угля идет мягкая древесина: осина, черемуха, липа, крушина, тополь. Уголь черного цвета считается самым высшим сортом. Содержание нелетучего углерода в нем может достигать 90%, а золы – около 25%. Такое топливо легко разгорается, а горит без сильного пламени, дыма и запаха. При горении выделяется большое количество тепла.

черный древесный угли

Красный древесный уголь

При изготовлении красного угля используют древесину хвойных пород: лиственницы, ели, сосны. Уголь красного цвета получают путем углежжения при низких (по сравнению с прочими видами топлива) температурах. Такое топливо больше популярно в европейских странах, где его сжигают в каминах для отопления жилищ, и приготовления блюд на гриле.

красный древесный угли

Белый древесный уголь

Для получения такой разновидности древесного угля используется твердое дерево. Уголь из древесины дуба, ясеня, березы носит название белого топлива. Получают его в результате обжига сырья сначала при невысокой температуре, а под конец процесса ее поднимают до +1000°С. Раскаленный уголь извлекают из печи и гасят, покрывая смесью земли, песка и пепла. Благодаря этому его поверхность становится слегка беловатой, что и объясняет название. Особой популярностью белое топливо пользуется в Японии.

белый древесный угли

к меню ↑

3.6 Технология производства древесного угля

Производство древесного угля из различного сырья предполагает использование углевыжигательной печи ретортного типа. Углевыжигательные печи для выпуска древесного угля сжигают исходное сырье без доступа кислорода. Этот процесс называется пиролизом. Весь цикл производства древесного угля состоит из таких этапов:

  • сушка. Для того сырье кладут в углевыжигательный блок и подвергают действию дымовых газов в условиях температуры от 140 до 160°С. Длительность процесса зависит от уровня влажности сырья. Конечным продуктом является материал, высушенный до уровня влажности 4-5%
  • пиролиз. Вначале осуществляется эндотермический режим или сухая перегонка. При этом температура поднимается до 150-300°С. Из сырья удаляется вся вода, оно обугливается, становится бурого цвета. Когда показатель температуры достигает 300°С начинается процесс экзотермического пиролиза, который характеризуется ростом внутренней температуры без подачи тепла извне. Во время этого процесса температура поднимается до 400°С и бурая древесина становится древесным углем, в котором содержится углерода 65-75%
  • охлаждение. Вначале материал охлаждают до температуры, которая не приводит к самовозгоранию при контакте с кислородом. В конце процесса температура составляет 85°С, однако наилучшим вариантом является 40°С. Именно так выглядит производство древесного угля. Видео процесса представлено ниже.

к меню ↑

4 Где используется древесный уголь?

Нередко возникает вопрос, где применяется древесный уголь? В далеком прошлом это был единственный источник топлива. В наше время он не утратил своих позиций, а сферы применения его существенно расширились:

  1. Металлургия
    . Большое содержание углерода делает возможным использование древесного угля в качестве восстановителя, а отсутствие серы и фосфора гарантирует сохранение необходимых свойств восстановленных материалов.
  2. Приборостроение
    . Уголь, который получают из мягких пород дерева, идет для изготовления антикоррозионной смазки, которая нужна для полировки и шлифовки различных форм и деталей.
  3. Строительство
    . Поскольку этот материал хорошо поглощает запахи и обладает гигроскопичностью, то уголь применяют как изолятор.
  4. Животноводство
    . Это отличная кормовая добавка, которую вводят в рацион телят, свиней, птиц.
  5. Производство активированного угля
    . Он применяется во многих вентиляционных системах для того, чтобы задерживать летучие вредные примеси, находящиеся в воздухе.
  6. Медицина
    . Древесное сырье идет на изготовление таблеток и порошков, помогающих в лечении желудочно-кишечных расстройств и отравлений.
  7. где используется древесный угли

к меню ↑

5 Как сделать древесный уголь?

Хотите изготовить древесный уголь своими руками в домашних условиях, тогда воспользуйтесь простым способом, которым применяли еще в древности:

  1. Копаем яму глубиной 50 см и диаметром 80 см. Форма ее должна быть круглой, а стенки – вертикальными.
  2. Катком или просто ногами хорошо утрамбовываем дно.
  3. Собрав сухие ветки, складываем их в яме и поджигаем с помощью бересты (без применения химических средств).
  4. По мере сгорания добавляем ветки, в итоге ими должно быть равномерно покрыто все дно.
  5. В хорошо разгоревшийся костер подкладываем заранее нарезанные на небольшие поленья дрова, очищенные от коры.
  6. Так надо заполнить яму горящими дровами доверху. Процесс этот длительный и зависит от плотности древесины.
  7. Чтобы дать остыть прогоревшим углям, накрываем яму зеленой травой, сверху присыпаем землей и трамбуем. Процесс остывания займет примерно 2 дня.
  8. Просеиваем полученный уголь и упаковываем его в мешки.

к меню ↑

5.1 Самостоятельное изготовление

Не смотря на то, что продукты углежжения имеют наихудшую категорию, потребители готовы покупать его для своих нужд. Многие предприниматели в производстве данного ресурса используют неподходящие древесные отходы и не выдерживают технологию карбонизации. Соответственно, если брать качественное сырье и грамотно пережигать его, на выходе получится качественный, а значит востребованный продукт. Конкуренции в таком случае можно не бояться.

Сделать древесный уголь своими руками можно методом карбонизации (оборудование пиролиза требует денежных трат, да и сам процесс намного сложнее). Ни в коем случае нельзя использовать кору с деревьев, это портит качество угля и приводит к задымлению. Изготавливать древесный продукт методом карбонизации можно для своих нужд, либо на продажу. В зависимости от требуемых объемов выбирают конкретный способ углежжения.

В яме

На открытом пространстве вдалеке от строений выкапывается яма. Её размеры зависят от желаемого объема полученного продукта, на 2 мешка угля необходим метр глубины и 80 см ширины. Дно ямы качественно трамбуют, при необходимости используются специальные приспособления. В готовом углублении разжигается костер из мелких сучьев, после чего подкидывают более крупные дрова.

дрова в яме

Новые партии добавляются после прогорания старых, которые уменьшаются в объеме. Углубление полностью загружается за 3-4 часа, после прогорания всей массы, яма накрывается землей и утрамбовывается. Углубление остывает 1-2 дня. По их истечению готовая продукция изымается и фасуется.

В бочке

Так же как сделать древесный уголь в яме можно, предварительно вырыв углубление, для карбонизации можно взять и бочку с прочными стенками. В ней должны оставаться химические вещества или нефтепродукты. Если объем ёмкости велик, дно бочки устилается огнеупорным кирпичом, а сверху разводится костер.

Над костром располагают решетку (необязательно), на которую и загружаются партии сырья. Когда верхний слой дров поглотит пламя, вся конструкция накрывается металлом таким образом, чтобы осталась небольшая щель. Если дым стал приобретать серый оттенок, щель необходимо прикрыть. Следующим шагом будет остывание готового сырья и его изымание из бочки.

дрова в бочке

Вместо костра внутри бочки можно расположить огонь под ней, жар необходимо сделать такой силы, чтобы он смог поджечь дрова в бочке. При этом в ёмкости внизу просверливаются малые отверстия для небольшого количества кислорода.

В печке

Изготовление продукта карбонизации в печке допускается, если нужна небольшая партия продукта. В печь закладываются дрова, затем нужно дождаться, пока жар не раскалит их до красного цвета, и вынуть дрова щипцами в огнеупорную ёмкость. Ёмкость нужно немедленно прикрыть крышкой и дать остыть сырью.

дрова в мангале

Можно полностью заложить печь дровами, дождаться возгорания и перекрыть доступ кислорода к дровам минут на 10-15. Некоторые умельцы изготавливают кустарные печи специально для карбонизации дерева.

к меню ↑

5.2 Нагрев

Нагрев − это подвод тепла к материалу. Существует много способов нагреть материал (индукция, тепловая радиация и т. д.), но при углежжении обычно применяется либо прямой нагрев горячим газовым потоком, протекающим через слой и омывающим поверхность отдельных кусков, либо косвенный нагрев через стенку аппарата. В последнем случае теплопередача менее эффективна.

Прямой нагрев. Сам по себе этот способ подвода тепла более эффективен, чем другие, однако сопряжен с некоторыми технологическими проблемами, о которых поговорим позже. Движение газа через слой не бывает равномерным по сечению. При вертикальном движении вверх поток у стенок всегда больше, чем через слой. У стенок всегда больше пустот, и поэтому меньше сопротивление потоку. Тепло от горячего газа − теплоносителя − холодным дровам передается через поверхность кусков. Чем мельче загруженный материал, тем больше удельная поверхность. Но тем меньше и размеры каналов − пустот между отдельными кусками. Если мы загрузим в аппарат опилки слоем, то фильтрация потока через них будет ничтожна. Поток пойдет вдоль стенок и проделает каналы в слое. Основная масса частиц омываться не будет. Наличие замкнутых пустот между частицами делает опилки плохим проводником тепла (неслучайно в сельской местности опилки часто подсыпают на зиму к нижним венцам домов для утепления). Теплопередача через слой из-за этого затруднена. Поэтому сушка и пиролиз опилок и других мелких материалов в слое неэффективны.

Есть особенности в распределении потока через слой в зависимости от ориентации аппарата, мест подвода и вывода теплоносителя, отношения высоты аппарата к длине. Следует учесть, что при невысокой скорости потока в пространстве аппарата образуются застойные зоны, обогреваемые хуже других участков.

Технологические проблемы, связанные с прямым нагревом. Сложно приготовить теплоноситель, не содержащий кислорода. Даже при сжигании природного газа для обеспечения полного сгорания необходим избыток воздуха. Остальные виды топлива требуют для нормального горения избыток воздуха больший, чем для природного газа. Поэтому в теплоносителе всегда есть кислород. Можно поставить дополнительную систему для улавливания кислорода из теплоносителя, но она усложняет технологию и создает дополнительный объект, подлежащий контролю и обслуживанию.

Когда теплоноситель, содержащий кислород, поступает в сушилку, возникает необходимость более серьезного контроля, так как подсохшая древесина в сушилке может загореться. Если теплоноситель с кислородом поступает внутрь аппаратов, где протекает пиролиз, то окисление части угля неизбежно. Поэтому выход угля в этом случае уменьшается. Жидкие и газообразные продукты распада древесины смешиваются с негорючими дымовыми газами; образующиеся газы имеют низкую теплотворную способность, и их сложно сжечь. Если и удастся сжечь их с подсветкой из более калорийного топлива, то тепловой КПД будет низким, так как газы разбавлены. Для обратной подачи продуктов горения в пиролизную камеру нужно использовать горячий дымосос, он должен быть сделан из кислостойкого металла, так как возможно попадание в него кислот из продуктов распада. Еще одна сложность: в газе-теплоносителе остаются дурнопахнущие вещества, и уголь имеет неприятный запах. Чтобы избавиться от него, нужно зону охлаждения угля выделить в самостоятельный цикл и охлаждение осуществлять отдельным газовым потоком, не содержащим пахучих компонентов.

Нагрев через стенку. В углежжении распространен наружный обогрев встроенных в нагревательные устройства (печи, топки) сосудов, где протекают сушка и пиролиз. Тепло подводится к стенкам этих сосудов чаще всего газовым потоком теплоносителя, иногда прямой радиацией от горящего топлива и раскаленных стенок топки.

При этом в первую очередь нагреваются стенки сосуда. Нагретые газы начинают подниматься вверх вдоль стенок и, остывая за счет передачи тепла материалу, по внутренней зоне опускаются вниз. Образуются циклические потоки, как показано на рис. 3. В горизонтально расположенном аппарате такие потоки играют меньшую роль.

к меню ↑

5.3 Сушка

Перед пиролизом необходимо подсушить дрова. Процесс сушки любого кускового материала состоит из нескольких периодов (рис. 4). Пока влажность высока, скорость процесса определяется возможностью отвести влагу от поверхности и вывести из аппарата. Это период постоянной скорости сушки (I).

Скорость зависит от состояния газовой среды. Чем выше температура, а также чем быстрее выносится влага с поверхности материала, тем выше скорость сушки. По мере уменьшения влажности падает и скорость движения влаги внутри куска.

Наступает момент, когда влаги к поверхности поступает меньше, чем среда могла бы отвести − начинается период убывающей скорости сушки (II). Влаги к поверхности в каждое следующее мгновение поступает все меньше. Когда фронт влаги отступает внутрь куска, поверхность материала начинает нагреваться до температуры выше температуры кипения воды. Между тем внутри куска температура по-прежнему не превышает 100 °С. Поэтому нередко на поверхности куска идет пиролиз, а внутри − еще сушка. Когда большая часть свободной влаги удалена, скорость сушки начинает резко падать − это период удаления капиллярной влаги (III).

Влага в древесине распределяется в крупных и мелких порах, в полостях клеток. Часть мелких пор способна перекрываться при понижении влажности. Такой механизм защищает живое растение от полного пересыхания, но и затрудняет удаление остаточной влаги из древесины. Точка перегиба между периодами I и II называется первой критической точкой. И скорость сушки в периоде I, и время наступления периода II от начала сушки зависят от температуры и режима движения газового теплоносителя, окружающего древесину. Если сушка осуществляется теплоносителем, имеющим температуру не выше 100 °С (как это делается при сушке пиломатериалов), то имеет значение еще и влагосодержание теплоносителя.

Но при сушке дров обычно используются более высокие температуры. Второй критической точкой называют переход от периода II к периоду III. Практически сушка в периоде III протекает чрезвычайно медленно. Для практических целей можно считать, что она прекращается.

Нельзя указать точное положение критических точек. Их координаты зависят от внешних факторов и структурных особенностей древесины. Большинство исследователей находят в разных условиях положение первой критической точки соответствующим влажности от 25 до 35% отн., второй критической точки − от 8 до 12% отн.

Отсюда следует, что увеличение продолжительности сушки сверх времени, необходимого для приближения к первой критической точке, чаще всего экономически невыгодно, так как удаление каждого следующего процента влаги требует больше времени, чем удаление предыдущего.

Размер куска играет большую роль при сушке. Чем меньше кусок, тем больше открытых поверхностей приходится на единицу массы и тем быстрее идет сушка. Но это при условии, что слой материала равномерно продувается потоком.

Опилки создают потоку сопротивление, образуют закрытые пустоты между частицами и потому в слое сохнут хуже, чем крупные куски. Структурные особенности древесины обуславливают неодинаковые условия движения влаги изнутри к поверхности в направлениях вдоль и поперек ствола: круглый неокоренный ствол даже небольшого диаметра сохнет много хуже, чем более толстое колотое полено.

Прежде была принята технология, по которой колотые дрова, сложенные в поленницы, хранились на бирже в течение летних месяцев для естественной просушки. Штабелирование велось вручную, по определенным правилам, с прокладками, что обеспечивало хорошее проветривание. Сверху штабель накрывался корьем. В сухую погоду дрова достигали воздушно-сухого состояния (25−28% влаги) за первые недели. Такой способ в современных условиях убыточен, так как на долгий срок выводятся из оборота средства, потраченные на заготовку и хранение, требуются большие площади. От этой практики отказались повсеместно. Ручная укладка не окупается. Есть удачный опыт сушки в кучах на решетчатых подставках. В любом случае укладка дров на сушку, а затем отбор их для подачи на переработку − это дополнительное затратное звено. К тому же хранение дров в современных финансовых ситуациях означает снижение темпов использования оборотных средств. По-этому оптимальна искусственная сушка.

Как уже упоминалось, скорость сушки зависит от температуры теплоносителя. Но сушка − это не просто процесс удаления влаги. При сушке изменяется и структура древесины. Если сушка интенсивна (что бывает при высокой температуре теплоносителя), одновременно образуется много паров. В куске развивается давление тем большее, чем он крупнее и выше температура нагрева. Этим давлением рвет древесину.

Уголь потом получится мелкий и трещиноватый. Напротив, медленный нагрев, процесс, продолжающийся несколько суток с постепенным медленным повышением температуры, позволяет получить отлично выжженный уголь без трещин. Именно поэтому некоторые примитивные технологии от кучного углежжения до использования печей, принятых в Юго-Восточной Азии, дают уголь хорошего качества. Соблюсти эти условия можно в любых печах, а не только в традиционных азиатских. В литературе встречаются ссылки на некую особенность азиатских печей, являющихся единственно возможными для получения особо качественных углей, однако не следует доверять распространителям этих идей. Они либо ограничены в представлениях о процессе, либо сознательно дезинформируют читателей ради продвижения «своей» технологии.

Эти «экологически грязные» и расходные печи позволяют получить хороший уголь из-за сильной затянутости процесса. Но такие условия можно воспроизвести и в любых других аппаратах. Только экономические причины (низкая удельная производительность) не позволяют распространять подобный режим повсеместно.

к меню ↑

5.4 Пиролиз древесины

На этом этапе осуществляется нагрев сырья до 300 градусов Цельсия. Процесс пиролиза должен осуществляться без доступа кислорода, что позволяет древесной массе обугливаться без возгорания вещества.

к меню ↑

5.5 Прокалка

Увеличение температуры до 400 градусов Цельсия позволяет полностью удалить из древесного угля смолы и газы.

к меню ↑

5.6 Остывание угля

Заключительный этап производства древесного угля, при котором производится постепенное снижение температуры продукта.

После того, как уголь полностью остынет, производится его фасовка и укладка в складское помещение. Такая технологическая схема позволит выпускать качественную продукцию, которую затем достаточно будет упаковать в бумажную упаковку для реализации на рынке.

фасовка угля
Производственный комплекс для фасовки древесного угля

к меню ↑

5.7 Использование печи из металлической бочки

Разберем подробно, как получают древесный уголь с помощью металлической бочки. Бочка должна быть изготовлена из металла большой толщины. Недопустимо использовать емкость из-под химических средств. Если раньше в бочке хранились нефтесодержащие продукты емкость необходимо обработать.

Снизу емкости помещают кирпичи устойчивые к температурному воздействию, в пространстве между кирпичами, размещают костер до того уровня, пока уголь не будет на высоте кирпичей. После этого необходимо установить решетку, на ее поверхность плотно укладывают древесный материал.

Заполните бочку, дождитесь возникновения пламени. Накройте емкость массивным листом из металла, оставив небольшой просвет.

Для ускорения процесса в нижней части емкости необходимо сделать небольшое отверстие, через него в последующем можно подавать воздух с помощью пылесоса. Но особой важности для общего процесса эта часть не представляет.

Контролируйте цвет выходящего дыма. После того как он будет сизого цвета, просвет сверху необходимо устранить. Далее емкость оставляют до полного охлаждения, после полученное сырье просеивают и фасуют.

к меню ↑

5.8 Выбор технологии углежжения

Таблица 3. Выбросы установки «Эколон» (в сопоставлении с 
параметрами, разрешенными законодательством ЕС)
Таблица 3. Выбросы установки «Эколон» (в сопостfвлении с параметрами, разрешенными законодательством ЕС)

Стоячая куча − один из самых ранних, примитивных способов получения древесного угля. Ее продолжают использовать в слаборазвитых странах. И у нас некоторые российские предприниматели пытаются прибегать к этой технологии, невзирая на вред для работников и природы. Обслуживание такой кучи − еще и опасная работа, сопряженная с риском погибнуть в процессе так называемого кормления кучи − добавления дров в ходе углежжения.

Не только в России, но и в некоторых других странах, в том числе европейских, получили распространение «экологически грязные» аппараты в виде горизонтальных и вертикальных бочек с присоединенной топкой. Во всех этих установках горячие дымовые газы, содержащие много кислорода, поступают внутрь аппарата, заполненного дровами. Происходит разложение в токе газа. Кислород теплоносителя сжигает и часть парогазов, и уголь. Особенно много угля теряется на последних стадиях процесса. Помимо того что эти аппараты неэкологичны, они дают пониженный выход угля из-за сгорания его части. Отчасти уголь получается мелким и растрескавшимся, так как на стадии сушки создаются повышенные температуры и пар, выходящий из древесины, рвет кусок. В таких печах более 70% от исходной массы древесины выбрасывается в окружающую среду. Выбросы содержат фенолы, кислоты, спирты, смолы, альдегиды, кетоны и другие вещества, отравляющие людей и природу. Деревья вблизи этих установок засыхают, а люди наживают легочные заболевания.

Особо надо сказать о ситуации на Дальнем Востоке. Китайское правительство запретило кустарное производство угля в Китае, и тамошние кустари действуют теперь на российской территории. Они приходят нелегально и работают при попустительстве местных администраций, хищнически уничтожают реликтовые леса (железный дуб) и делают невыносимой жизнь в прилегающих населенных пунктах. Число постоянных жителей Приморья ежегодно уменьшается на 16−20 тыс. человек, зато на эти территории ежегодно въезжает более 320 тыс. иностранных граждан, 75% из которых − китайцы. Они получают уголь привычными для них способами. Надо ли говорить, что пришельцы не озабочены сохранением российской природы…

Для создания действительно экологически чистого углевыжигательного оборудования необходимо придерживаться следующих принципов:

  1. Сырьем для него должна служить древесина (остатки лесозаготовок, отходы деревообрабатывающих и мебельных производств), которая не годится для переработки или использования в других целях.
  2. Технология безоговорочно должна быть экологически чистой.
  3. В ХХ веке жидкие продукты распада древесины пользовались более высоким спросом, чем уголь. В последней четверти века появились продукты органического синтеза − более дешевые и более качественные. Спрос на жидкие продукты пиролиза древесины упал до нуля. Необходимо исключить и выброс продуктов распада в окружающую среду.
  4. Тепло, выделяющееся при сжигании летучих продуктов, должно быть использовано для покрытия потребностей процесса углежжения.
  5. В СССР большие лесохимические заводы потребляли сырье, доставляемое издалека. Тогда это было возможно, поскольку для них существовали специальные низкие транспортные тарифы.
    Необходимо выбирать оборудование такой мощности, которая позволяла бы длительное время обеспечивать установки сырьем при радиусе доставки не более 50−80 км.
  6. Установки будут обслуживаться персоналом невысокой квалификации. Это повышает требования к их устойчивости и работоспособности.
  7. В установках должна быть возможность нестабильной подачи энергии.

Такие задачи во главу угла поставили перед собой петербургские специалисты, приступая в 1992 году к созданию экологически чистого углевыжигательного оборудования. В 1997 году была создана и запущена первая установка нового типа «Поликор-1».

Опыт работы этой установки позволил сделать следующие шаги. Построены и работают «Поликор-2» и «Поликор-3». Сейчас заказчикам предлагаются установки серий «Эколон», «Корвет» и «Луч». В основе их технологического решения лежит использование помещаемых в обогреваемую камеру вертикально реторт, закрытых сверху и имеющих внизу отверстия для выхода паров и газов, которые отводятся прямо в топку, где сгорают все компоненты. Продукты горения омывают реторты в пиролизной камере. Затем горячие газы проходят через камеру сушки. Такое решение позволяет использовать топливо эффективно.

Площадь, на которой располагаются печь и вспомогательное оборудование, не превышает 0,5 га. Анализы подтвердили, что «Эколон» − экологически чистый аппарат. Производительность печи «Корвет», которая представляет собой уменьшенную копию «Эколона», − 1,5 т угля в сутки, печи «Луч» − 1−1,6 т в сутки. Одна из последних разработок − уголь из древесных опилок. Опилки предварительно брикетируются на экструдерном прессе, полученные брикеты подвергаются пиролизу.

В результате промышленного эксперимента на действующей углевыжигательной установке «Эколон», в ходе которого переработано 60 т брикетов из хвойных опилок, получено около 20 т угольных брикетов. Брикеты обладают большей прочностью, чем самый качественный древесный уголь, и высокой теплотворной способностью. Нами выявлены режимные особенности, вытекающие из свойств брикетов. Теперь технология известна и можно развивать это производство. Но покупатель пока незнаком с таким углем, а соотвественно, нет достаточного спроса.

Зато активный спрос на такие брикеты наблюдается в Японии, где их ценят выше, чем кусковой уголь из твердых пород. Охотно покупают это топливо в южной Европе. Основные производители брикетов − страны Юго-Восточной Азии, где их делают из опилок тропических твердых пород.

Исследования показали, что брикеты, изготовленные из опилок хвойных пород, ни в чем им не проигрывают, кроме того, был сделан важный вывод о пригодности углевыжигательных печей с выемными ретортами для такого производства.

Опровергнуто бытующее в ряде стран и распространенное среди потребителей и производителей такого угля мнение, будто только традиционная технология Юго-Восточной Азии пригодна для такого производства. Аппараты с выемными ретортами получили значительное распространение в последние годы.

Надо сказать, что применение таких аппаратов при всех их достоинствах ограниченно. Увеличить их производительность более чем до 2 тыс. т угля в год затруднительно по ряду технологических и организационных причин.

к меню ↑

6 ТОП традиционных способа, как древесный уголь делают в домашних условиях

Простым дедовским методом делают древесный уголь в не таких масштабах, как при полноценном производстве. Поскольку стандартное оборудование для домашнего углежжения не подходит из-за громоздкости и дороговизны, многие приспособились к выжиганию сырья в ямах, бочках.

к меню ↑

6.1 Первый способ.

Подразумевает изготовление угля в бочке. Этот метод более удобный, чем описанный ниже.

Делают древесное вещество в емкости объемом не менее 200 л. На дне бочки сверлят отверстие, чтобы врезать патрубок. К нему нужно присоединить пылесосный шланг, который будет подавать в зону горения первичный кислород. Металлическая емкость должна герметично закрываться, поэтому следует найти подходящую крышку.

Вспомогательным инструментом станет кочерга для перемешивания дров. Исполнителям необходимо подыскать стальной прут подлинней.

vazhnaja-informacija-o-proizvodstve

Древесный материал перед погружением в бочку обрабатывают, чтобы удалить кору. Она будет выделять много дыма, а выход с нее небольшой. Затем лесозаготовку пилят на поленья длиной 30 см.

Выкладываются дрова таким образом, чтобы плотно прилегать друг к другу. На дне резервуара делают небольшой огонь, после чего запускают пылесос. Обязательно нужно контролировать процесс, дабы вовремя закладывать очередную порцию.

Нельзя допускать превращение древесного угля в золу. В процессе работы заполнится вся бочка. Тогда ее плотно накрывают крышкой, выключают источник подачи воздуха, закрывают патрубок.

Остается дождаться, пока закончится углежжение. Емкость открывается исключительно при полном остывании ее стенок. Если встречаются необожженные чурки, их спокойно отправляют следующей партией.

к меню ↑

6.2 Второй способ.

Делают древесный уголь еще одним способом — в яме. Ее выкапывают в форме цилиндра. Можно сделать два мешка продукции с ямы таких параметров: 50 см – глубина, 80 см – диаметр.

Дно ее утаптывают, а вертикальные стены немного подчищают, так грунт не будет перемешиваться с древесиной. Разводится костер из сухих дров 30-40 см в длину. Постепенно люди, которые делают материал, должны подкладывать щепки, тонкие ветки.

Когда костер разгорится до нужной степени, можно приступать непосредственно к углежжению. Древесное сырье постепенно добавляют, периодически помешивая прогорающие дрова. Как и с бочкой, яму необходимо заполнить полностью.

Так делают на протяжении 3-6 часов. Продолжительность зависит от многих факторов: влажности воздуха, размеров древесины, плотности. Выжиг дров из твердых пород длится дольше, но результат труда получится на славу.

По заполнению яму накрывают листвой, травой, небольшим слоем почвы. Все это утрамбовывается. Уголь в таких условиях должен пролежать 48 часов. После остывания он готов к просеиванию.

Древесный уголь – весьма ценный продукт. Несмотря на «газовую революцию», он и в будущем будет хорошим биотопливом, незаменимым помощником во многих областях.
Даже если на внутреннем рынке спрос немного «просядет», всегда можно наладить экспорт продукции.

к меню ↑

7 Оборудование для создания угля

Изготовление древесного угля – довольно привлекательная бизнес — идея. Для старта не нужны серьезные инвестиции, а востребованность продукции дает возможность быстро отыскать потребителей. Для того, чтобы разместить требуемое оборудование достаточно 200 кв. м. Одна печь для производства древесного угля обслуживается бригадой из 2-4 операторов.

Устройства для выпуска древесного угля можно разделить на три категории: стационарные, передвижные, дополнительные.

Углевыжигательная печь или пиролизная бочка является главным оборудованием процесса производства древесного угля. Именно в этом устройстве осуществляется пиролиз древесины. Сегодня можно найти такие печи нескольких модификаций, функционируют они различными методами. Бывают стационарные и передвижные углевыжигательные печи. Однако конечные продукты всегда имеют одинаковые свойства и качество.

Печь для производства древесного угля
Углевыжигательные печи помимо изготовления, выполняют роль утилизатора, обеспечивая двойную выгоду. По этой причине передвижные печи можно применять прямо на лесозаготовительных участках для безотходного производства, а также на стройплощадках.

Стационарные печи применяют для реализации беспрерывного изготовления древесного угля, когда не нужно менять место расположения. Стационарные устройства в отличие от передвижных имеют большие габариты, широкий набор реализуемых задач и высокую производительность. В стационарных вариантах можно использовать различные виды топлива. А в передвижных — исключительно остатки производства древесины.

Главным типом углевыжигательного оборудования можно назвать печь, в которой не происходит контакта между древесиной и газами топочного вида в процессе пиролиза. В этом устройстве сырье располагается в отдельной камере, которая имеет отверстия, пропускающие теплый воздух.

Еще один вид углевыжигательной печи имеет вертикальные реторты, вследствие наличия которых процесс пиролиза на всех стадиях осуществляется более качественно. Однако у такого оборудования есть один существенный недостаток — высокий уровень выброса отработанных газов в атмосферу. По этой причине такая углевыжигательная печь нуждается в дополнительных очистных фильтрах.

Углевыжигательная печь для изготовления древесного угля создается из кирпича или металла. Металл необходимо изолировать термостойким материалом, чтобы предотвратить теплоотдачу. Камеры и реторты создаются из жаростойких металлов.

Главные составные части печи:

  • топочный блок. В нем сушится сырье
  • углевыжигательный блок. В нем происходит процесс пиролиза
  • основание. На него крепится топочный и углевыжигательный блок
  • пандус. По нему выгружается емкость с готовой продукцией.

Дровокол является вспомогательным оборудованием, которое применяется для заготовки дров. Существуют горизонтальные и вертикальные дровоколы. В горизонтальных устройствах бревно кладется в желоб и направляется на нож, или же нож двигается к бревну. В вертикальных устройствах нож опускается на бревно. Такие дровоколы отличаются более высоким КПД, потому что бревно не подвергается трению.

Кроме этого к дополнительному оборудованию можно отнести:

  • автоматическую линию фасовки древесного угля. Она выполняет задачу автоматизации и окончания процедуры изготовления древесного угля. Линия включает приемный бункер с сеткой, предотвращающей попадание головней, вибролоток, ковшовый транспортер и накопительный бункер с датчиком объема. Древесный уголь, постепенно продвигаясь по узлам линии фасовки, приобретает конечный внешний вид
  • дозатор весовой. Этот аппарата в автоматическом режиме осуществляет распределение заданной массы крупнокусковых углей в мешки. Он дает возможность фасовать древесный уголь в виде конечного продукта
  • сепаратор выполняет роль распределителя угольной продукции по заданным габаритам для разных нужд и ценовых категорий.

Стоит отметить, что оснащение, которое предназначено для изготовления древесного угля, не содержит вентиляторов и нагнетателей газа, вследствие чего наблюдается существенная экономия электроэнергии. Себестоимость изготовления уменьшается, а прибыль растет.

Качественно произведенный древесный уголь имеет структуру древесины, различимы годовые кольца на торце бруска. Если постучать по древесному углю получается звонкий звук. Он черного блестящего цвета, должен иметь минимальное число трещин. Наилучший уголь получается из березы и дуба, потому что имеет наиболее длительный период горения и стабильный жар

к меню ↑

7.1 Конструкция углевыжигательной печи

В печах для древесного угля Чемпионка и Чародейка в качестве источника тепла используется встроенная внутри камеры печь на дровах. Это обеспечивает небольшие размеры и позволяет сохранить производительность на высоком уровне.

За счет герметичности камер и отсутствия контакта с дымовыми газами на выходе получается качественная продукция с минимальным содержанием золы.

Углевыжигательные печи представляют собой герметичную камеру с тепловой рубашкой из негорючих материалов. Обогрев материала происходит за счет лучистого тепла, исходящего от стенок камеры, которая нагревается за счет горячих топочных газов, образующихся в результате сжигания топлива.

к меню ↑

7.2 Принцип работы углевыжигательной печи

Древесный уголь получается в результате пиролиза древесины без доступа кислорода. Печи для изготовления древесного угля Чародейка и Чемпионка оборудованы системой удаления влаги и дожига газов с дополнительной системой очистки. Для выхода парогазовой смеси в процессе переугливания древесины предусмотрены отводные каналы.

Качество сырья для производства древесного угля регулирует ГОСТ 24260-80. Для получения древесного угля используется древесина мягких, средних и твёрдых пород дерева.

Данная конфигурация оборудования также может успешно использоваться для сушки дров или лесоматериалов. Расход дров зависит от влажности материала и скорости передвижения рабочего теплоносителя в дымоходе печи.

Рабочий цикл  – время, затраченное на сушку и пиролиз древесины. Рабочий цикл зависит от параметров сырья, влажности сырья и топлива, климатических условий. Выход угля зависит от параметров сырья, влажности сырья, породы древесины.

к меню ↑

8 Правила безопасности

В соответствии с техникой безопасности минимальный объем угля, который может быть подвержен самовозгоранию – 100 дециметров кубических. При работе с объемами, которые выше обозначенного необходимы меры по исключению самовозгорания сырья.

Недопустимо строго ограничить сырье от взаимодействия с окисляющими веществами. Также важно предотвратить накопление пыли из угля.

При производстве древесного угля необходимо придерживаться правил охраны труда Р О-00-97.

При перемещении готового сырья используют бочки из стали, мешки из бумаги, полипропилена. Хранят уголь на закрытых складских помещениях, особых емкостях, назначение которых – защитить сырье от попадания осадков. Перевозку осуществляют в упаковках, или просто насыпью в закрытых вагонах или грузовиках.

к меню ↑

9 Итог

Надеюсь, моя сегодняшняя статья была вам понятна и полезна. Теперь вы знаете, что древесный уголь можно не только купить, а и сделать своими руками. Уверен, что у вас все получится, и вы будете наслаждаться вкусными блюдами на свежем воздухе, приготовленными на топливе, произведенном в домашних условиях.

Если вы еще не знакомы со статьей моей коллеги «Весна, пора шашлыков, или как правильно развести костер», то прочесть её можно по этой ссылке.

Источники


  • https://pilka-nn.ru/pro-stroitelstvo/himicheskij-sostav-drevesnogo-uglya.html
  • https://gruntovozov.ru/chasto-zadavayemiye-voprosy/sostav-kamennogo-uglya/
  • https://okno-pro.ru/kotel/ugol-formula-v-himii.html
  • https://ETanchiki.ru/pechi-i-kaminy/formula-uglya.html
  • https://FB.ru/article/386227/himicheskaya-formula-uglya-protsess-ego-obrazovaniya-i-ispolzovanie-v-promyishlennosti
  • https://poisk2.ru/kak-pishetsya-ugol-v-himii/
  • https://DrevoGid.com/materialy/drevesnyj-ugol.html
  • https://to-biz.ru/proizvodstvo-drevesnogo-uglya/
  • https://WoodShpala.ru/stroitelstvo/gde-ispolzuetsya-drevesnyj-ugol.html
  • http://wood-prom.ru/clauses/bioenergetika/proizvodstvo-drevesnogo-uglya
  • https://lesprominform.ru/jarticles.html?id=1246
  • https://BaikalHangkai.ru/pererabotka/piroliznaya-pech-dlya-drevesnogo-uglya.html
  • https://biztolk.ru/biznes-idei/proizvodstvo/proizvodstvo-drevesnogo-uglya-tehnologiya-oborudovanie.html
  • https://biznesprost.com/otkryt-biznes/kak-delajut-drevesnyj-ugol.html
  • https://bmpa.ru/pechi-dlya-drevesnogo-uglya
  • https://uteplitel-minol.ru/pechi-kaminy/kak-delaetsya-drevesnyj-ugol.html
[свернуть]

Рассчитайте утепление своего дома

Перейти к расчёту
Adblock
detector