Древесный уголь: производство, свойства, виды сортов

Свойства

Полезные свойства этого топлива определяются несколькими показателями. Прежде всего, они определяются температурой горения древесного угля. Так прессованное топливо активно используется при плавке чугуна и стали. Достигая высокой температуры горения во время плавления (свыше 1350 градусов), химический состав древесного угля выступает катализатором реакции в металле. В доменном производстве при выплавке чугуна сегодня доля использования топлива невелика, всего 7-8%, но при этом чугун получается самого высокого качества. Это достигается за счет свойств древесного угля – в нем не содержатся вещества, которые при нагреве образуют летучие газы, а при сгорании примеси веществ ухудшающие характеристики и структуру металла. Высокая плотность и удельный вес древесного угля, используемого в металлургии, позволяют сохранить однородность процесса плавки без применения дополнительных технологий.

Среди полезных свойств древесного угля выступает его высокая температура горения и длительное выделение тепла высокой температуры. Особенно ярко это демонстрируется при приготовлении блюд в мангале. После разжигания, топливо быстро достигает высокой температуры и поддерживает горение на протяжении нескольких часов.

Важным показателем для топлива выступает и такой показатель, как зольность. Согласно ГОСТ, высший класс древесного угля при сгорании имеет зольность от 2,5 до 3 %. Для бытовых нужд, обычно используется класс Б он подходит как для отопления так и для приготовления пищи. В отличие от высшего класса с более высокой температурой горения, использование углей класса Б, таит в себе меньше опасности, прежде всего из-за более низкой температуры горения – она примерно на 300 градусов ниже. Такая разница между температурой горения двух видов древесного угля связывается со структурой, размерами головней и типом приготовления топлива. Более высокая температура получается при сгорании углей из более плотных слоев древесины. К тому же хранение материала класса А, предусматривает возрастание до 20% наличия воды в объеме всей массы.

Важным показателем для древесного угля выступает однородность массы, так, в общей массе сорта А, фракции 25 и 12 мм должно быть не более 12% суммарно, в то же время головней в составе объема быть вообще не должно. При кустарном производстве древесного угля своими руками свойства определяются по цвету, размерам головней и количеству пыли. Считается, что чем крупнее фракция и насыщеннее его цвет, тем качество его выше. Во многом такой метод оправданный, поскольку косвенно указывает на химический состав топлива, и наличие в нем большого количества углерода. Более глубокий лабораторный химический анализ может показать наличие или отсутствие в его составе серы, фосфора, солей тяжелых металлов и отдельные соединения на основе смол. При лабораторном анализе проверяется и зольность материала. Для топлива высшего качества зольность составляет 2,5-3%, для среднего качества определяется 3,5-4%.

Плотность зависит от марки и типа древесины, из которого он сделан. Вес стандартного объема топлива в 1 куб. метр составляет:

Из еловой древесины – 100-120 кг;
Соснового – 130-140 кг;
Березового – 175-185 кг;
Букового – 187-195;
Дубового – 200-215.

Сам по себе материал очень пористый, если брать отношение объема пор к общему объему вещества, то для березового угля она составит 72%, для елового 80%. Из-за этого удельная плотность древесного угля в зависимости от материала происхождения может быть:

Елового – 0,26 гр/см3;
Соснового – 0,29 гр/см3;
Березового – 0,38 гр/см3;

Именно высокая пористость материала и требует при розжиге в мангале и барбекю особой осторожности. Прежде всего перед розжигом нужно обработать угли спиртосодержащей жидкостью, и дать немного времени для того, чтобы она впиталась и проникла как можно глубже в поры

Еще один показатель топлива – теплоемкость зависит от температуры и влажности материала. Для сухого (с влажностью 7-15%) топлива средняя теплоемкость составляет 0,18 ккал/кг, для абсолютно сухого с влажностью 2-4% теплоемкость составляет 0,2 ккал/кг.

Теплотворная способность, то есть способность выделения тепла составляет при температуре 380-500 градусов около 7500-8170 ккал/кг.

Технология процесса производства

В древности люди для изготовления угольного топлива использовали технологию углежжения. Они располагали дрова в специальных ямах и засыпали их землей, оставляя отверстия небольшого размера. После индустриальной революции процедура углежжения древесного угля стала проводиться при помощи автоматизированного оборудования, способного контролировать реакции карбонизации веществ и нагревания материала до температуры горения.

В промышленных условиях данный материал производится в небольшом количестве. Перед тем, как производить древесный уголь, нужно правильно выбрать сырье, приобрести специализированное оборудование и определить технологию изготовления. В промышленности используют 3 основных метода производства древесного угля:

сушка;
пиролиз;
прокалка.

Полученная продукция фасуется в мешки, брикетируется и маркируется. В ГОСТ 7657-84 описано, как делают древесный уголь на производстве. В нем приведено описание схем технологического процесса и указана точная информация о количестве температуры, требуемой для нагревания сырья.

Древесный уголь можно производить в домашних условиях, образуя кустарное производство. Чаще всего в качестве места для изготовления этого сырья выбирается приусадебный участок. Перед тем, как делать древесный уголь, нужно обустроить помещение в соответствии с правилами безопасности, выбрать технологию изготовления и оценить перспективы развития бизнес-проекта.

Выбор сырья

Согласно ГОСТ 24260-80 “Сырье для пиролиза и углежжения”, при создании древесного угля требуется древесина твердолиственных деревьев. К этой группе относятся береза, ясень, бук, клен, вяз и дуб. Также при изготовлении применяют хвойные породы деревьев: ель, сосна пихта, лиственница и кедр. В наименьшей степени применяются мягколиственная древесина: груша, яблоня, слива и тополь.

ГОСТ 24260-80 Сырье древесное для пиролиза и углежжения. Технические условия

1 файл 457.67 KB Сырье обязано обладать следующими размерами: толщина – до 18 см, длина – до 125 см. На древесине не должно присутствовать большое количество заболонной гнили (до 3% от общей площади заготовок). Ее наличие снижает твердость материала и повышает его зольность. Не допускается наличие большого количества воды. Это вещество приводит к появлению трещин на поверхности заготовок.

Сушка древесины

В процессе сушки сырье располагают в углевыжигательном блоке. На древесину оказывает воздействие дымовой газ. В результате термообработки температура заготовок повышается до 160 °С. Количество воды, содержащейся в древесине, оказывает влияние на длительность технологического процесса. В результате сушки получается материал с уровнем влажности 4-5%.

Пиролиз

Пиролиз – химическая реакция разложения, заключающаяся в нагреве вещества при недостатке кислорода.В время горения происходит сухая перегонка древесины. Заготовки нагреваются до 300 °С. При пиролизе из сырья удаляется H2O, что приводит к обугливанию материала. При дальнейшей термообработке древесина превращается в топливо, процентное содержание углерода составляет 75%.

Прокалка

После завершения пиролиза продукт подвергается прокалке. Эта процедура необходима для отделения смол и ненужных газов. Прокалка происходит при температуре 550 °С. После этого вещество охлаждается до 80 °С. Охлаждение необходимо для предотвращения самовозгорания продукта при контакте с кислородом.

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 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.

Технология процесса

Получать угольную массу из древесины научились интуитивно в древнейшие времена, сначала закладывая дрова в ямы, затем в кучи на поверхностных площадках. Сверху собранную древесину засыпали землей, оставляя небольшие отверстия. Процесс называли углежжением. Название сохранилось до настоящего времени для обозначения полукустарной производственной технологии или кустарной, реализуемой в домашних условиях.

Со временем оснащение, автоматизация реакции карбонизации (углежжения) приобрели цивилизованный вид, позволяющий исключить доступ воздуха, обеспечить контролируемое нагревание реакционной массы до требуемых температур, поддерживать постоянство термического режима.

При механизированной термодеструкции параллельно образующиеся газы и жидкости выводятся из рабочей зоны. Из них получают ценные продукты или сжигают, используя образующееся тепло для нагревания реактора.

В связи с отличиями в технологиях получения древесного угля методом пиролиза и углежжения стандартом оговорены особенности допускаемого к переработке сырья.

Для пиролиза позволительно две группы пород:

первую составляет древесина березы, бука, ясеня, граба, вяза, дуба, клена;
вторую – сырье из осины, ольхи, липы, тополя, ивы.

В углежжении применяют три группы пород, первая из которых такая же, как для пиролиза, вторая состоит из древесины хвойных деревьев, третью составляют исходные материалы из осины, ольхи, липы, тополя, ивы.

Древесный уголь: как получают удобрение

Древесный уголь – это остатки дерева, полученные после сгорания сырья при минимальном доступе кислорода.

В домашних условиях его делают так:

В железную бочку засыпают древесину.
Сырье поджигают и ждут, пока огонь перегорит полностью.
Оставшиеся почерневшие куски вынимают из емкости и используют по назначению.

Данное средство имеет ряд положительных качеств. Оно способно:

долго храниться, не вступая в химические реакции и не разлагаясь;
впитывать в себя большое количество жидкости и окислов алюминия (является хорошим абсорбентом);
превращать азот, содержащийся в воздухе, в доступные для усвоения растениями формы;
регулировать влажность грунта за счет впитанной в себя во время дождей воды;
активировать биосферу верхнего слоя почвы.

Благодаря пористой структуре угольное удобрение:

имеет небольшой вес;
способно подкармливать внушительные площади минимальным количеством.

Древесный уголь как бизнес

Дальше рассмотрим приблизительные затраты, которые ложатся на ваши плечи. Припомним, что расценки считаются примерными (состояние на 2019 год):

Регистрация в налоговой	~15 000 руб.
Покупка подходящего оборудования	~1 000 000 руб.
Снятие территории в аренду, ремонт	~400 000 руб. за год.
Закупка древесных пород для переработки	~300 000 руб.

Дальше рассчитайте прибыль. Оптовая стоимость реализации березового угля в 2019 году составляет 100 руб. за килограмм, а его цена — в пределах шестидесяти с учетом всех издержек. На один килограмм вы получаете 40 руб., на две тонны реализованной продукции (домашняя мастерская) — 80 тыс. руб., для полноценного предприятия, которое изготавливает двадцать тонн в месяц, — 800 000 руб.

Таким образом, осуществленные вложения окупаются через два-четыре месяца, хотя на практике абсолютная окупаемость достигается через четыре-шесть месяцев (нежелательные затраты непременно возникнут).

В печи

Обычная домашняя печь может помочь вам сделать уголь для шашлыка.

Растопите печь, загрузите дрова.
Дождитесь, когда поленья разгорятся и превратятся в красные головёшки.
Переложите головни в керамическую или металлическую ёмкость с крышкой подходящего размера.
Закройте крышкой и вынесете из дома.
Когда остынет, можно проверять качество угля.

От тлеющих в закрытой ёмкости углей исходит угарный газ.

Как бизнес

Промышленное производство угля для мангала строится немного по-другому. Тут важны обрабатываемые объёмы. Нужно снижать трудоёмкость и требуется готовить сырьё (в основном сушить).

Сам процесс можно разбить на 4 стадии:

Распил на чурки и сушка сырья при 150 °С (влажность дров будет мешать процессу).
Нагрев при недостатке кислорода до 350 °С – пиролиз.
Прокалка – нагрев до 500-550 °С. Выжигаются остатки смол.
Охлаждение и фасовка.

Камера сушки и пиролизная печь совмещаются так, что газы из печи сушат сырьё для следующей закладки.

Кустарное изготовление оборудования для производства древесного угля – задача нетривиальная. Вот, например, пиролизная печь УВП-5Б, разработанная ЦНИИМЭ.

Производство древесного угля, как бизнес, — хоть и затратное, но перспективное направление. Спрос стабильно растёт и цены на уголь не падают. Некондицию и угольную крошку можно перерабатывать в топливные брикеты или сжигать при производстве новой порции угля.

Пришла весна, а вместе с ней и пора шашлыков. Но что нужно для приготовления вкусного блюда на свежем воздухе?! Конечно продукты! Но нельзя обойтись и без топлива для костра, ведь ароматный запах дымка – это 50 % успеха. Можно взять фруктовые дрова или любые другие, оставшиеся с прошлого сезона. Но лучше всего использовать древесный уголь. У него и расход небольшой, и жар стабильный. Сейчас продается огромное количество подобного сырья, но мы ведь с вами экономные хозяева?! Поэтому я решил написать о том, как сделать древесный уголь своими руками в домашних условиях.

Древесный уголь делали еще наши предки. Они пришли к данному процессу чисто интуитивно. Суть заключается в том, что древесина должна прогореть без участия кислорода. В современном мире данная процедура называется пиролизом, и она применяется не только в производстве древесного угля.

Сделать такое топливо дома достаточно просто. Вам потребуется лишь древесина. По сути, подойдет любая, но я не рекомендую использовать смолосодержащие породы. Из них также получится древесный уголь, но необходимо будет учесть некоторые нюансы.
Советую использовать ольху, тополь, акацию, дуб, бук, граб, клен, ясень и даже иву. Если подойти с научной точки зрения, то указанные породы деревьев образуют древесный уголь разных марок, который отличается своими характеристиками. Но мы ведь с вами делаем топливо для себя, в домашних условиях, так что подойдет любая древесина. Существует три способа сделать древесный уголь своими руками в домашних условиях.

Советы по подкормке почвы древесным углем

Как говорилось выше, черный, бурый и серый древесный уголь ощелачивают грунт

Поэтому нужно соблюдать осторожность при использовании этой добавки. Некоторые виды посадок (клюква, черника) нуждаются в нейтральном либо кислом грунте, и уголь может затормозить их развитие и снизить урожайность

Для улучшения качественных характеристик грунта золу или угольные частицы можно сочетать с перепревшим навозом, торфом либо компостом. Категорически запрещается мешать угольное удобрение с птичьим пометом или свежим навозом. Причина в высоком содержании азота, который преобразуясь в аммиак, способен сжечь садовые посадки. Помимо этого присутствующий в свежих фекалиях фосфор не усваивается дачными растениями.

Учеными было доказано, что при внесении в почву древесного угля в сочетании с минеральными добавками, урожайность садовых и других культур увеличивается в несколько раз в сравнении с дачными участками, где применялись лишь минеральные удобрения.

Post Views: 2 314

Использование древесного угля

Масса полученного в результате выжига угля составляла 20…26 % от массы дров. Содержание углерода увеличивалось приблизительно от 45 % масс. в древесине до 85 % масс. в древесном угле.

Перевозился уголь в коробах объёмом не более для снижения потерь от разрушения кусков, при отсутствии хороших путей сообщения использовали кули объёмом 0,2 м³, перевозимые гужевым транспортом.

Перед использованием в доменном производстве уголь должен был пролежать несколько месяцев для поглощения из атмосферы 10…12 % масс. влаги. При этом снижался его расход и исключалась опасность в жаркую погоду перегреть печь. Но надо было учитывать, что при содержании влаги более 20 % масс. уголь рассыпался в ходе доменной плавки. С учётом этих особенностей доменные производства должны были иметь специальные угольные сараи для хранения в оптимальных условиях запаса угля на 8–10 месяцев работы. При соблюдении условий хранения уголь мог быть использован и через два года после производства.

Изготовление угля древесного типа

Для приготовления древесного угля необходима резаная древесина, нарезанная на куски объемом от сорока до шестидесяти сантиметров. В случае если вы рассчитываете приобретать бревна, вам необходимо принять на работу специального человека, который будет обрезать их до заранее конкретного объема.

Подешевле приобретать сырье у потребителя либо у лесозаводов — они есть фактически в каждом регионе РФ. Организуйте с ними поставки — чем дешевле у вас появится возможность закупить материал, тем заметнее будет доходность.

Сейчас рынок предлагает открывателям бизнеса широкий диапазон специализированного оборудования, от доступных печей с ручной загрузкой до механических линий, способных создавать 10-ки кубометров готовой продукции за смену. Главным элементом для производства считается печь для изготовления древесного угля. Не рекомендуется запускать свой бизнес с печками высокого уровня – с самого начала возьмите не очень большую, потом войдёте во вкус, подыщите посетителей, а далее подумайте, какое количество угля вы можете реализовать.

В бочке

Для того, чтобы не заморачиваться с рытьём ямы, можно воспользоваться и цельной железной бочкой со стенками достаточной толщины, однако для этого в ней не должно быть никаких остатков горючих веществ.

Посмотрите еще здесь!

Что такое акустический выключатель: устройство, работа, виды и особенности устройства (100 фото)
Фильтр низких и высоких частот: делаем частотные фильтры и как создать схемотехнику высокого класса (95 фото + видео)
Электровелосипед своими руками: как построить с нуля недорогой и мощный электробайк (100 фото)

Если бочка чересчур велика по глубине, на дно её укладывают несколько кирпичей для объёма. После этого можно приступать к розжигу костра. Между слоями дров целесообразно положить решётку, которая будет пропускать пламя.

Процедуру повторяют до заполнения бочки и воспламенения верхнего слоя дров. После этого бочку накрывают металлическим листом, оставляя сбоку небольшую щель.

Виды и сорта древесного угля

Выделяют 3 основные разновидности древесного угля:

Черный: в нем присутствует повышенное количество нелетучего углерода, воды и золы. Он отличается высокой плотностью и прочностью.Этот вид угля подразделяется на 2 сорта: первый и высший. Они различаются по физическим свойствам. Материал создается при термообработке древесины дуба, ясеня, клена, бука, березы, граба и вяза.
Красный: отличается высоким процентным содержанием золы. Производится из хвойных деревьев: сосна, ель, кедр, лиственница или пихта. Он имеет 2 сорта: первый и второй.
Белый: создается из твердой древесины дуба, ясеня, клена, бука, березы, граба и вяза. Он не подразделяется на дополнительные сорта, но обладает предельными параметрами качества, указанными в ГОСТ 7657-84.

Эта классификация активно применяется российскими производителями. Она определяет нюансы изготовления материала в соответствии с его физическими или химическими свойствами. Иностранные производители редко используют данные стандарты производства. Мировые лидеры по поставкам этого материала, располагающиеся на территории Латинской Америки в производстве применяют только эвкалипт, не указанный в мировых или государственных стандартах.

ГОСТ 7657-84 Уголь древесный. Технические условия

1 файл 106.78 KB

Как сделать уголь в домашних условиях

Изготовление древесного угля в домашних условиях производится с применением подручных средств. Это наиболее простая технология, правда, не гарантирующая получение высококачественного древесного угля.

Перед тем, как сделать древесный уголь своими руками проводятся подготовительные работы, в число которых обязательно входят мероприятия по обеспечению пожарной безопасности. Для получения качественного древесного угля подбираются поленья одного вида древесины, они очищаются от коры и рубятся на примерно одинаковые головни.

Перед тем как начать делать древесный уголь своими руками определяется способ выжигания. Наиболее популярные способы получить древесный уголь в домашних условиях это выжигание дерева:

в земляной яме;
в бочке;
в печи.

Первые два выполняются на улице, последний осуществляется в два этапа – первый в печке (оптимально, если бы печь была построена на открытом воздухе), а второй на улице.

В яме

Это самый дешевый способ получить древесный уголь в домашних условиях. Для этого в земле отрывается яма глубиной 0,8-1,0 м., диаметром 0,5-0,6 м. На дне делается закладка дров для разведения огня. После того как будет разведен огонь в яму делается закладка сырья. Дрова укладываются доверху. После того как огонь охватит весь объем ямы, и дрова понемногу начнут прогорать, яма закрывается металлическим листом, а сверху насыпается влажная земля, так, чтобы полностью перекрыть доступ кислорода.

Через 12-16 часов после закрытия ямы, осторожно открывается крышка. Примерно через 1-1,5 часа головни можно вынимать

При таком способе получения древесного угля в яме выход готового продукта составляет от 25 до 35% объема заложенных дров.

В бочке

Делать древесный уголь в домашних условиях можно и в бочке. Для этого берется металлическая бочка. Для большого объема потребуется большая 200 литровая бочка, для угля объемом 3-4 кг достаточно и 50 литровой. Для работы желательно выбирать бочку с толстыми стенками, с большой горловиной и по возможности с крышкой, закрываемой на замок. Чтобы получить древесный уголь в бочке технология особо не меняется, единственное, что рекомендуется поставить ее на кирпичи, чтобы после осуществить прогрев.

Бочка заполняется дровами, разжигается и после того как она разгорится, закрывается крышкой. Примерно через 12-18 часов для 200 литровой емкости рекомендуется разжечь огонь под бочкой и прогреть ее в течение 3-4 часов. После прогрева бочку можно оставить остывать.

Снимать крышку нужно осторожно, чтобы не вдохнуть угарный газ. Вынимать материал можно через 4-6 часов

При полной загрузке бочки можно получить до 40-50% объема готового топлива.

В печке

Изготовлять древесный уголь можно и в печке. Процесс состоит из двух этапов. Первый этап — это сжигание дров в печи. Это делается до того момента пока дрова полностью не прогорят. Дальше головни вынимаются из топки печи и перекладываются в ведро или керамическую емкость и закрываются крышкой. Выход при таком способе древесного угля небольшой, всего 2-2,5 кг.

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.