Особенности производства древесного угля

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.

Производство древесного угля как бизнес

Если производство  древесного угля вы рассматриваете как бизнес, то ямой и бочкой обойтись не получится: объемы не те, времени уходит много. Придется закупать оборудование для производства древесного угля. Понадобится:

• печь для выжига угля;
• весы, мешки для древесного угля и фасовочное оборудование;
• источник или генератор электроэнергии;
• средства для измельчения дров (бензопилы, устройства для колки дров и т.п.).

Траты немалые, но  можно сэкономить на помещении: производство размещается на открытой площадке. На старте обойтись можно одной печью, но для выхода на серьезные мощности нужно рассматривать цепочку печей, так как процесс достаточно длительный: сначала загрузка  древесины и ее сушка, затем обжиг, остывание и выгрузка продукции. Более серьезная установка содержит отдельные емкости – реторты, в которые загружается сырье. Реторт может быть несколько: пока в одной древесина сушится, в другой уголь выжигается, третья остывает, следующая разгружается и загружается (подробнее смотрите тут). Такая цепочка предусматривает круглосуточный режим работы.

https://youtube.com/watch?v=DBrqplRHOdw

Самостоятельное изготовления печи для выжига угля выглядит проблематично: даже самые простые конструкции далеко не элементарны, работать придется с толстостенным металлом, сварка должна быть качественной. Для примера вот чертёж печи для древесного угля под названием УВП-5Б, разработанный ЦНИИМЭ.

Чертеж печи для древесного угля ЦНИИМЭ

Более простой выглядит эта разработка ЦНИИМЭ. Их переносная углевыжигательная печь отличается лаконичностью и неплохой производительностью, но для этого требуется соблюдение всех пропорций.

Чертеж печи для древесного угля ЦНИИМЭ

В общем, как бизнес производство древесного угля — не самый простой вариант, но достаточно перспективный и при правильной организации доходный: спрос стабильно растет, цены на хорошее топливо высокие. Причем даже отходы и не кондиционную продукцию (крошку и мелкий уголь) можно перерабатывать в топливные брикеты.

Выводы. Простейшие способы сделать древесный уголь в домашних условиях общедоступны: требуются по большому счету сухие дрова (даже нетолстые ветки  и сухостой подойдет),  небольшой участок земли и/или металлическая бочка с крышкой. Если же рассматривать производство древесного угля как бизнес, то предстоят немалые затраты. Но изготавливать древесный уголь можно из любых пород древесины, даже из отходов деревообрабатывающей промышленности: обрезков и некондиционных остатков. Пустить в ход можно даже опилки, сформовав предварительно пелеты. Некоторая часть продукции, выходящей из печи, не соответствует стандартам, но и отсев древесного угля можно превращать в хорошее топливо при помощи технологии брикетирования.  В общем, несмотря на трудности, это достаточно перспективный вид деятельности.

Свойства

При пиролизе древесины сохраняется структура её проводящих тканей, поэтому в образующемся древесном угле имеется большое количество капилляров и пор, обладающих большой суммарной поверхностью, что способствует его большой адсорбционной способности. При обычной температуре древесный уголь может адсорбировать различные вещества из их растворов, а также различные газы, в том числе инертные. При этом чем легче сжижается газ, тем лучше его адсорбирует древесный уголь. При нагревании адсорбировавший вещества древесный уголь выделяет их, вновь приобретая способность адсорбировать. Чтобы увеличить адсорбционную способность угля, его активируют нагреванием без доступа воздуха.

Способность к поглощению газов углём почти одновременно описали в 80-х годах XVIII века шведский химик Карл Вильгельм Шееле и итальянский учёный Феличе Фонтана. В России в 1785 году академик Товий Егорович Ловиц открыл и подробно исследовал явление адсорбции углём в жидкой среде, предложив применить его для очистки органических веществ.

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.

Технология изготовления угля

Для производства угля предусмотрена особая технология, состоящая из 4 этапов:

• сушка древесины;
• воздействие на древесину огня при соблюдении условий (пиролиз);
• прокалка;
• остывание.

На первом этапе необходимо тщательно просушить поступившее сырье. Сырая древесина плохо тлеет. Перед ее поджиганием требуется процедура сушки. Сырье помещают в специальный блок углевыжигательной печки. В него подается дымовой газ, разогретый до 150С. Длительность процедуры зависит от влажности используемой древесины. Чем выше ее влажность, тем дольше происходит ее обработка газом.

Процесс пиролиза проходит несколько стадий:

• температура в печи увеличивается до 300С;
• при указанном значении процент влажности сырья достигает нулевой отметки, оно активно поглощает тепло;
• происходит обугливание древесины;
• обугленный материал подвергается действию повышенной температуры, достигающей 400С;
• происходит тление сырья с активным выделением теплоты;
• при тлении материал становится древесным углем.

В конце процесса пиролиза получается сырье с высоким содержанием углерода. Его уровень достигает 75%.

После пиролиза получившийся уголь проходит прокалку. На указанном этапе от сырья отделяются содержащиеся в нем газы и смолы.

На заключительном этапе технология производства угля предусматривает его остывание. Процедура заключается в уменьшении температуры внутри печи. Выгрузка угля из нее возможна, когда сырье не будет самовоспламеняться при воздействии на него кислорода. Оптимальной температурой угля с возможностью его выгрузки считается 40С. Иногда выгрузку начинают уже при 85С.

Сфера использования

Древесина в условиях отсутствия кислорода нагревается до экстремального температурного режима. Результатом пиролиза становится уголь, который может использоваться на предприятиях или продаваться в торговой сети. Для бытовых целей приобретается расфасованный уголь. Он заменит дрова, когда необходимо растопить печь или приготовить блюдо на мангале.

Готовый продукт можно увидеть на фото древесного угля. К его достоинствам относят:

• минимум атмосферного загрязнения продуктами горения;
• отсутствие серных и фосфорных примесей;
• незначительное образование золы после сгорания;
• высокие параметры теплотворности;
• возобновляемость сырья.

Древесный уголь, благодаря своим преимуществам, может использоваться в различных сферах:

• при изготовлении фильтров;
• в технологии получения кремния кристаллического типа;
• в металлургической промышленности и сельском хозяйстве;
• для производств пищевых красителей и активированного угля;
• для изготовления краски, стекла и пластмассы;
• при растопке печей и каминов.

В яме

На некотором отдалении от любых построек для этого способа углежжения роют яму в почве. Для пары мешков угля достаточно будет ямы в полметра глубиной и 80 сантиметров диаметром.

Дно ямы следует тщательно утоптать вручную либо специальным прибором. После утрамбовки на дне ямы разжигают костёр из хвороста, временами подбрасывая в него небольшие, но и не слишком маленькие дровишки.

Не стоит допускать попадание древесной коры в костёр, так как от её горения выделяется большое количество дыма, что негативно скажется на качестве итогового продукта.

Каждая новая порция угля должна закладываться в тот момент, когда предыдущая уже хорошо перегорела и уменьшилась в объёме.

После помещения новой порции содержимое ямы уплотняют, и повторяют операции до той поры, пока углубление не наполнится до краёв.

Виды углевыжигательных печей

Усовершенствование технологии получения древесного угля привело к появлению специальных печей. Они имеют разную мощность и могут перерабатывать промышленное количество сырья. Различают такие виды:

1. Стационарные. Рассчитаны на большие объемы древесины, могут работать на разных видах топлива.Устанавливаются крупными производителями. Минус такого варианта – необходимость соответствия нормам экологической безопасности.
2. Мобильные. Это компактные устройства небольших размеров, которые легко перемещаются, устанавливаются и просты в эксплуатации. Ими пользуются на лесозаготовительных площадках, в местах строительства. В них удобно использовать древесные отходы в качестве основного источника конечного продукта.

Переработка отходов приносит большую выгоду, так как одновременно утилизируются остатки, и уголь добывается без расходов на топливо.

Мобильная углевыжигательная печь

Оборудование непрерывного действия

Распространенный вид углевыжигательных печей, обеспечивающих цикличность процесса, называют непрерывным. В них образующиеся в результате пиролиза газы снова направляются в древесину, соединяются с парами и газами, еще выделяющимися, и выходят из печи. Эти меры требуются для более равномерного дополнительного прогревания. Минус метода – высокая итоговая концентрация химических соединений. Чтобы их нейтрализовать,желательно установить дополнительное оборудование, которое будет сжигать их. Оно должно располагаться отдельно от основных печей.

По такой схеме работают:

• вертикальные реторты.Снизу происходит прокаливание, в середине – пиролиз, сверху – сушка;
• печи с заменяемыми контейнерами:

Реторты и камеры для углевыжигания собирают из металла с обязательной теплоизоляцией.

Агрегаты периодического цикла

Самым простым вариантом углевыжигательной печи является обычная бочка на 200 л. В ней производится розжиг заложенного сырья, она не подразумевает использование дополнительного тепла. Пар и газ выводятся через отверстие в емкости. Результатом является продукт низкого качества с выходом около 15%, загрязненный, но практически беззатратный.

Еще один вид углевыжигательной печи – с нагревом стен камеры, которая передает тепло закладке. Как правило, это конструкция периодического цикла. В ней происходит следующая последовательность действий:

• загрузка древесины;
• переугливание;
• выгрузка;
• повторение цикла с загрузки.

В таком устройстве часть древесины все время находится в процессе пиролиза.

Переносная углевыжигательная печь периодического цикла действия

Трехкамерная печь

Печь углевыжигательная на 3 камеры позволяет экономно расходовать топливо и не наносит вред окружающей среде. В ней газопаровая смесь выводится из основной камеры, остывает и конденсируется. Образуемая жижка и другие не поддающиеся конденсации газы используются в виде дополнительного источника тепла, добавляясь в топку.

Трехкамерные печи относятся к непрерывным – в каждом отсеке происходит свой этап

Важно то, что в первой камере сушка достигается за счет тепла от горения пиролизных смесей газов. Помимо экономии топлива, такие печи полезны:

• равномерностью использования рабочего персонала, так как загрузка и выгрузка происходят в разное время;
• длительностью использования. При установке на крупных предприятиях и дооснащении газогенераторным котлом оборудование рассчитано на использование опилок для топливного источника;
• наиболее доступной ценой по сравнению с однокамерными вариантами такого же объема, но большей эффективностью за счет распределения нагрузки на разные участки.

Заводская мобильная углевыжигательная печь для домашнего использования

Однокамерная печь

Однокамерные печи позволяют перерабатывать до 8 тонн сырья ежемесячно. Полный цикл требует от 1 до 3 дней работы. Их приобретают как для индивидуального использования, так и для промышленных производств с целью переработки отходов пищевой промышленности, остатков с дерево-перерабатывающих предприятий.

Разница между промышленными образцами и вариантами поменьше для однокамерных печей заключается только в объемах перерабатываемого сырья и легкости транспортировки оборудования. В некоторых странах углевыжигательные печи используют в домашних условиях – такой уголь потом применяют для приготовления блюд на огне.

Схема простейшей углевыжигательной переносной печи

Как правильно использовать

Так как удобрение обладает свойством снижать кислотность почвы, перед его применением нужно определить состав грунта на садовом участке. Если земля на огороде окажется с содержанием большого количества щелочи, от древесного угля стоит отказаться. Удобрение подходит для нейтральной почвы. Сожженная древесина помогает делать землю рыхлее, мягче. На такой почве гораздо лучше всходят семена. Поэтому золу используют также перед посадкой, не только в качестве подкормки.  Стимулирует рост микроорганизмов способность жженой древесины улучшать газообмен.

В грунт вносится удобрение специальным образом. Вещество разбавляют водой, в пропорции на каждый квадратный метр до 3 стаканов. В неразбавленном виде использовать уголь просто: нужно подсыпать его вокруг растения, кустарника. В дальнейшем совместно с осадками он спустится глубоко в землю. Используют золу и для рассады. Для этого насыпают слой в 2-3 см в поддон ящика, сверху засыпают почвой. Получается своеобразный дренаж, обеспечивающий растения подкормкой постоянно. Применять древесный уголь лучше в мае, начале июня, когда культуры только начинают расти. Это позволит им быстрее цвести, развиваться и плодоносить.

Угольная кроша – универсальная подкормка, может использоваться для различных культур. В итоге урожайность повышается в разы, человек использует экологически чистый продукт, без вреда для окружающей среды и здоровья.

Изготовление древесного угля своими руками

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: В домашних условиях

Древесный уголь можно изготовить и самостоятельно в домашних условиях. Самое лучшее сырье – березовые дрова. Их нужно очистить от коры и распилить на брикетики, чтобы было меньше отходов. Сложить их можно в бочку на 20-30 литров или даже ведро

Важно, чтобы емкость можно было плотно закрыть и сделать отводы для газов и смолы (небольшие дырочки)

Чтобы бочку легче было установить на костер, следует сделать подставку из бетона или кирпича. Бочка должна нагреться до 350оС и находиться на костре примерно 2,5 часа. Потом она снимается с костра, но крышка не открывается до полного остывания продукта.

Еще проще сделать яму, закрытую листом железа, и топочный приямок. В яму нужно наложить кубики березовых дров и закрыть, в приямке разжечь костер. Процесс длится 2-2,5 часа. Таким образом можно заготовить уголь не только для себя, но и на продажу. Из кубометра березовых дров (примерная стоимость 800 руб.) можно получить 300 кг готового продукта. Если продать его по 20 руб. за килограмм, получится 6 000 руб. Это может стать хорошим началом для бизнеса, если нет средств купить оборудование.

Углевыжигательная печь своими руками

Бочка на подставке — простейшая конструкция, но для большей эффективности и пожарной безопасности бочку нужно устанавливать на негорючее основание или закапывать в яму.

Из кирпича или металла можно самостоятельно изготавливать углевыжигательные печи. Чертеж можно найти в интернете, как, впрочем, и достаточно подробные описания. Правда, при этом нужно понимать, что качество самодельной печи и конечного продукта значительно ниже, да и больших объемов угля не будет.

На дачном участке можно сделать угольную яму, а можно из бочек соорудить углевыжигательную печь. Для этого нужно выкопать яму такого диаметра, чтобы в нее поместилась бочка, которую нужно еще обложить кирпичом, в дне бочки прорезать отверстие диаметром приблизительно 100 мм и поставить ее в яму отверстием вниз.

Затем нужно обложить бочку кирпичами, щели вверху закрыть каким-нибудь несгораемым материалом, минеральной ватой утеплить верхнее днище. Вот и все, можно получать свой уголь для камина и мангала.

Конструкция из двух бочек более эффективна и надежна. Емкость, которая по объему в два раза меньше, ставят в большую, заполняют ее дровами и плотно закрывают крышкой, а в пространство между стенками засыпают мелкофракционные отходы древесины и поджигают их, затем большую бочку тоже закрывают крышкой, в которую вставлена труба. Но обе эти печи пригодны для использования только вне помещений и достаточно далеко от них.

Древесный уголь представляет собой биологическое топливо, которое используют в различных областях. Многие из нас любят отдыхать на даче,уголь древесный незаменимое топливо для шашлыка или камина. Где достать необходимо количество древесного угля? — вопрос который мы задаем.В этом нам может помочь углевыжигательная печь, она способна вырабатывать пиролиз древесины. Рассмотрим, какие рабочие характеристики имеет углевыжигательная печь, как происходит процесс производства древесных углей. Дополнительно рассмотрим, как изготовить печь своими руками для углежжения на своем приусадебном участке.

Технология изготовления древесного угля в домашних условиях

Если вам не нужен целый прицеп древесного угля, то закупка большими партиями будет не рациональна. Небольшое количество топлива для мангала или печи можно сделать самостоятельно, имея небольшой запас знаний и необходимых материалов.

Выбор сырья

От того, какую породу дерева выбрать для получения угля будет зависеть его качество. Лучше отдать предпочтение бревнам без коры. Таким образом, в процессе прогорания  не будет выделяться много дыма.

В качестве экономии, лучше использовать ту древесину, которая имеется в наличии или которую проще достать. Класс качества угля определяется породой дерева и маркируется соответственно:

• «А» — деревья твердых пород, такие как дуб, вяз, береза;
• «Б» — смесь хвойных деревьев твердыми породами;
• «В» — мягкие породы, ольха, пихта, тополь и др.

Для изготовления древесного угля подходит береза

Самый распространенный и доступный вид древесины — береза. Из нее получаются отличные угли, имеющие высокую теплоотдачу и ровный жар.

Получение древесного угля путем пережигания древесины в яме

Для изготовления древесного угля своими руками в яме нужно подготовить сырье и само место его закладки. Очищенные от коры бревна распиливаются. Чем меньше будет размер бревен, тем качественней потом получится уголь. Лучше, чтобы габариты каждой заготовки не превышали 25 см.

Далее выкапывается цилиндрическая яма размерами 60 см в глубину и 70 см в диаметре. Такого объема хватит, чтобы получить примерно два мешка топлива. Стенки ямы должны быть точно вертикальными. Дно хорошенько уплотняется ногами или какими-либо подручными приспособлениями. Это нужно для того, чтобы впоследствии земля не смешалась с углем.

Когда яма подготовлена, в ней нужно развести костер. Для этого подойдет хворост или сухая кора. Нельзя использовать для розжига химические средства. Главная задача, чтобы дно было полностью покрыто ветками, поэтому постоянно нужно добавлять новые, по мере прогорания предыдущих.

В разгоревшийся хорошо костер выкладывается древесина. Поленья кладутся как можно плотнее друг к другу. Когда первый слой прогорит, сверху на него подкладываются новые бревна и так до тех пор, пока яма не заполнится доверху.

Время, когда поленья превратятся в уголь, зависит от плотности древесины. Их твердых пород получится более качественный уголь, о времени для их прогорания уйдет больше. Время от времени нужно разгребать прогоревшие бревна шестом или длинной палкой.

Спустя 3-4 часа яма из бревен должна полностью прогореть. Готовое топливо перед расфасовкой оставляют до полного остывания. Для этого уголь забрасывают свежей травой, сверху накидывают землю и все хорошо утрамбовывают.

На остывание топлива уйдет примерно 2 дня. После этого его откапывают, просеивают и раскладывают в мешки. Древесный уголь полностью готов для дальнейшего использования.

Древесный уголь в бочке

Так же как и для выжигания угля в яме первоначально необходимо подготовить древесину. Бревна очищаются и распиливаются. Также нужно подготовить бочку из толстого металла. Объем выбирается индивидуально, по принципу какая есть или сколько угля планируется заготовить. Есть два способа изготовления древесного угля своими руками в бочке.

1. На дно емкости укладываются жаростойкие кирпичи ребрами вверх. Между ними разводится костер с применением бумаги, щепок, хвороста и др. Сверху выкладываются подготовленные бревна до тех пор, пока угли не закроют поверхность кирпичей. На прогоревшую древесину кладется металлическая решетка, а на нее следующая партия поленьев. Между бревнами и их слоями не должно быть больших зазоров. Как только бочка заполнится доверху, а на поверхности появится пламя, ее закрывают металлическим листом или крышкой. По цвету выходящего дыма определяют готовность углей. Если он сизого цвета, то бочку плотно закупоривают и оставляют топливо остывать. После угли достают и пользуются по своему усмотрению.
2. Подготавливают платформу, на которую установится бочка. Для этого на кирпичи укладывается лист из негорючего материала, например, стали. Между кирпичами разводится костер. Сверху устанавливается бочка наполненная дровами. Емкость закрывается не полностью. Щели необходимы для выхода газов в процессе окисления древесины. Когда процесс выхода газов прекратится, бочку на некоторое время оставляют на костре, затем снимают, а газоотводные отверстия плотно закрывают. В таком виде уголь оставляется до остывания, потом проверяется на готовность и качество.

Древесный уголь в бочке

Процесс изготовления древесного угля в домашних условиях достаточно трудоемкий, но в результате получится отличное биотопливо без вредных примесей.

Как правильно выбрать готовую продукцию?

Выбирать печь для получения древесного угля для нужд своего производства следует, исходя из вида топлива, на котором она будет эксплуатироваться, предполагаемой мощности и количества производимого продукта.

Чтобы точно соблюдать технологические режимы, необходимо тщательно ознакомиться с технической документацией на изделие, какую температуру и какое время печь может выдавать, насколько быстро или медленно происходит та или иная стадия обработки сырья или продукта.

Следует учитывать и  финансовые возможности предприятия, а также прогнозируемый срок окупаемости нового оборудования.

Наиболее популярными модели типовых печей для производства древесного угля являются:

1. Углевыжигательная печь Чародейка. Объем ее рабочей камеры составляет 4.5 куб. метра. Работает на дровах, выход готовой продукции – 500 кг за один рабочий цикл. Обладает устройством дожига пиролизных газов, экологически безопасна. Стоимость ее равна 160000 – 180000 рублей.
2. Печь углевыжигательная «Клен-Э». Размеры ее рабочих камер варьируются от 10 до 15 куб. метров, в зависимости от модификации. Представляет собой металлический цилиндр с диаметром 2162 миллиметров и длиной в 4.5 метра. Она снабжена отдельной топкой и узлом газификации, выход готового продукта равен 1400 – 1500 кг за один рабочий цикл, длящийся 70 часов. Цена на углевыжигательные печи серии «Клен-Э» составляет 90000 – 100000 рублей.
3. Печи передвижные углесжигательные УПП-2М, «Солза», ПУМ-6. Это компактные установки, производительность их составляет 80000 кг угля в год, а вес всего 2.5 тонны. Они мобильны, легко устанавливаются на любой поверхности, оборудованы реверсивным движением теплоносителя внутри камеры. Недостатком их можно назвать плохую теплоизоляцию.
4. Установка «Поликор». Это мощная углевыжигательная печка, ее производительность – 5200 килограмм угля в сутки. Она проста в обслуживании, ее стоимость составляет 400000 – 500000 рублей.
5. Установка углевыжигательная «Заря – 50». Печь с внутренним теплоносителем, изготовлена из стали жаропрочных сортов. Выдает 4300 килограмм угля за один производственный цикл, объем загружаемых дров равен 25 – 28 куб. метров. Габариты ее составляют 12.4х2.45х2.5 метров. Цена ее составляет 800000 рублей.