Продукт сжигания разных пород древесины путем бескислородного нагрева в специальных условиях называют древесным углем. Фактически он является чистым углеродом и из него можно получить сухое, энергоемкое топливо, которое будет обладать рядом преимуществ.
Особенности древесного угля
- В составе древесного угля отсутствуют смолы, пахучие веществ, соединения серы, фосфора и других элементов, которые могут выделять копоть, угарные газы и различные неприятные запахи.
- После сжигания древесного угля образуется минимальное количество отходов, что значительно снижает необходимость прочищать зольник и трубопровод.
- Высокая теплотворная способность по сравнению с исходным сырьем – деревом, это способствует максимальному производству тепла и длительности горения.
- Однородность, которая способствует продолжительному и равномерному горению с выделением тепла;
- Древесный уголь является доступным сырьем.
Древесный уголь является совершенно безопасным видом топлива для окружающей среды. Это один из самых востребованных продуктов в промышленной сфере, а также в бытовых и профессиональных областях.
Применение древесного угля
- Металлургия (для изготовления очищенных металлических сплавов, насыщения стали углеродом).
- Химическая промышленность (для производства антисептика, целлофана, стекла, пластика, пороха).
- Для фильтрующих компонентов и систем фильтрации.
- Строительство (поглотитель влаги и неприятных запахов).
- Медицинская сфера (для изготовления лекарственных средств).
- Сельскохозяйственная промышленность (добавка к кормам и удобрения для улучшения почвы).
- Использование в качестве топлива для грилей, мангалов, барбекю и другое.
Разновидности древесного угля
В зависимости от породы древесины, которая выступает, как сырья для производства, уголь классифицируется на 3 вида:
- Красный (основным сырьем служат хвойные породы).
- Белый (древесное сырье – дуб, бук, береза, ясень и другие породы).
- Черный (получают из липы, ольхи, осины).
В зависимости от качества древесный уголь подразделяется на три сорта (по ГОСТу):
- А (из твердолиственной древесины).
- Б (смесь твердых и мягких пород).
- В (с добавлением хвойного дерева к мягким и твердым).
Лучшим сырьём для данного продукта является древесина твёрдых пород. И предпочтительнее, чтобы в одной партии находилась только односортная древесина, это обеспечит равномерное горение угля с выделением тепла.
При использовании древесины разных пород, лучше сначала положить твёрдые породы, а затем — мягкие.
Технология производства древесного угля
Технология производства древесного угля, по сути, не содержит никаких сложных механизмов, однако требует наличия определенного опыта и знаний об особенностях технологических процессов. Несоблюдение таких процессов может снизить конечный выход угля, а также уголь будет потрескавшийся, мелкий, недожженный и пахнуть смолами.
В современной промышленности древесный уголь изготавливается из отходов деревообрабатывающих предприятий, поэтому специальные установки-печи должны быть размещены в относительной близости к ним.
Главным принципом технологии считается предварительная тщательная очистка сырья от органических и неорганических компонентов, термообработка в специальных условиях и в конечном итоге получение чистого углерода.
Как делают древесный уголь?
Производственный процесс состоит из нескольких этапов:
- Предварительная сушка.
- Пиролиз.
- Финишная прокалка.
- Охлаждение, упаковка, хранение.
Предварительная сушка сырья
Перед получением конечного продукта в виде древесного угля в пиролизной печи, сырьё должно пройти предварительную сушку. Большую ёмкость наполняют древесиной, потом нагревают до температуры 140–160 °C (важно соблюдать температурный режим):
- Если температурный режим будет ниже, то полноценно просушить сырье не получится.
- Если температура будет слишком высокой, головни будут растекаться и получится уголь мелкой фракции.
Процесс длится до того момента, пока сырье не потеряет основную часть влаги, вредную для проведения следующих этапов.
Основные стадии технического процесса сушки: измельченное до нужного размера сырье закладывают в реторту, закрывают загрузочное отверстие и ставят в сушильную камеру (печь).
Пиролиз (сухая перегонка)
Пиролиз является основным этапом изготовления древесного угля.
Высушенную древесину помещают в ретортные углевыжигательные печи стационарного или мобильного типа. Такие печи оснащены пирометром, которые дает возможность регулировать температуру.
При достижении температуры 300 °C и выше начинается экзотермический пиролиз древесины. Сырьё меняет свой цвет, в процессе его внутренняя температура увеличивается и превышает температуру в камере.
Следующая стадия предполагает испарение летучих веществ, а при достижении древесиной температуры 400 °C она окончательно изменяет цвет, приобретает чёрный оттенок. В таком виде она избавляется от летучих веществ и уже содержит в своём составе не менее 65–70% углерода.
В конечном итоге образуется выгоревший, сухой уголь.
Финишная прокалка
На финальном этапе осуществляется дожиг (прокалка) древесного угля при повышении температуры до 500 °C. Это способствует выходу из материала ненужных остатков смол и исключает риск самовоспламенения древесины. Далее необходимо понизить температуру до состояния, исключающего риск самовозгорания. В конечном итоге древесный уголь выгружают и оставляют для остывания естественным путём.
Для производства древесного угля в промышленных условиях используют выжигательные печи ретортного типа, где самым дорогим элементом являются пиролизные установки. От их работы и качества зависит бесперебойность и предсказуемость процесса.
Охлаждение, упаковка, хранение
После окончания трех производственных процессов, реторты с углем с помощью кран-балки вынимают из пиролизной печи поочередно или попарно, и помещаются в кассету для остывания. Время охлаждения зависит от внешних факторов (время года, ветра, осадков).
После остывания, охлажденные реторты опять поднимают и подвешивают над фасовочной установкой, а после открытия нижних разгрузочных отверстий - опустошают. После этого продукт дробят на кусочки, взвешивают и расфасовывают по мешкам и пакетам.
Уголь для домашнего использования и бытовых целей дробится более мелко, а для промышленного использования - дробление значительно крупнее.
Упакованный древесный уголь хранится на складах закрытого типа до последующей отгрузки потребителям.
Какое сырье используют в производстве угля?
В производстве должно быть использовано только качественное сырье. По стандартам качества допускается не более трех процентов гнилого сырья в общем составе древесины. Дрова должны быть обязательно хорошо просушенными. Как правило, их заготавливают определенных размеров: длина — не более 125 см, толщина — не более 18 см.
Если говорить о сырье, то для производства угля можно использовать любые отходы древесины:
- ветки;
- щепки;
- сучья;
- опилки;
- корье;
- пни;
- отходы от мебельного производства;
- отходы от бумажной промышленности;
- торф.
Поставлять отходы древесины могут:
- деревообрабатывающие предприятия;
- фабрики мебельного производства;
- лесопилки;
- предприятия, производящие спил деревьев;
- лесные хозяйства, занимающиеся заготовкой леса.
Правила безопасности при изготовлении древесного угля
Правила безопасности гласят, что произведенный уголь объемом более 100 куб. дм. может самопроизвольно воспламеняться, поэтому любое промышленное предприятие обязано соблюдать все требования, предотвращающие самовозгорание.
Некоторые компании, которые все знают о производстве древесного угля, не соблюдают указанные правила и не защищают продукцию от контакта с окислителем. Также немаловажным опущением многих предприятий является скопление угольной пыли.
При производстве древесного угля все работники технологического процесса обязаны также соблюдать правила по охране труда РО-00-97.
Транспортировка продукции происходит посредством стальных бочек, а также бумажных, полипропиленовых мешков. Хранение угля осуществляется на специальных складах или бункерах, во избежание попадания атмосферных осадков.
Доставляется продукция, как правило, в насыпном или в упакованном виде с помощью грузового транспорта и крытых вагонов.
Условия для производства древесного угля
Производство древесного угля осуществляется в определенных условиях:
- Выбор помещения для цеха. Оно должно находиться за пределами города, на открытом пространстве, необходимым для котла. Общая площадь, с учетом помещения для склада, должна быть не менее 200 кв. м.
- Наемный персонал. Производственные сотрудники должны иметь рабочую одежду (форма, очки защитные, маска, перчатки). Также в штате должны состоять: бухгалтер, сторож, менеджер по сбыту, водители и грузчики.
- Необходимое для производства оборудование.
Оборудование для производства угля
Производство древесного угля предполагает наличие специального оборудования:
- котел углевыжигательный;
- генератор электроэнергии;
- электровесы;
- бензопила;
- гидравлическое устройство для колки древесины;
- углевыжигательная пиролизная установка.
Для полноценного и бесперебойного производства древесного угля должна быть установка (печь) высокого качества. Современные качественные печи не выбрасывают неприятный запах гари в атмосферу. При выделении этот газ остается в топке, которая предназначена для термического разложения последующей партии сырья, а также просушки. Такие устройства способствуют минимизации потерь энергоресурсов, некоторые из них:
- габаритные комплексы стационарного типа для производства угля в больших объемах;
- передвижные машины;
- вспомогательное оборудование.
При внедрении автоматизации в технологический процесс компьютерная программа сможет устанавливать температуру в ретортах, сушильных камерах, контролировать внесение поправок, минимизировать ошибки сотрудников, уменьшив их число, уведомлять о наступлении следующей стадии производственного цикла.
