Технология изготовления древесного угля: Производство и технология производства древесного березового угля

Содержание

Производство и технология производства древесного березового угля

Используемое нами оборудование для производства древесного угля является стационарным с горизонтальной и вертикальной загрузкой. Наши установки обеспечивают производство древесного угля марки А (высший сорт) согласно ГОСТу 7657-85 из березовых и дубовых дров. Наше оборудование экологически безвредно и экономически выгодно, что обеспечивает низкую конечную стоимость древесного угля.

Складирование древесного угля

Выход готовой продукции в виде древесного угля составляет более 4-ех тонн в сутки.

Процесс производства древесного угля заключается загрузке березовых или дубовых дров внутрь печи пиролиза, которая имеет съемный реторт, и систему отвода выделяемых газов в специальную топку, где жидкие и газообразные продукты перегорают, обеспечивая потребность печи в тепле для пиролиза.

Пиролиз – бескислородное сжигание древесины. Выделяемые газы ничем не отличаются от газов, выделяемых бытовыми дровяными печами.

Производственная база нашей компании имеет большую складскую площадь, на которой постоянно содержится готовая к отгрузке продукция в количестве порядка 10 тонн.

На нашем производстве древесного угля соблюдается правила пожарной безопасности для предприятий лесохимической промышленности.

Дрова перед загрузкой

Технические условия, по которым изготавливается древесный уголь, получаемый при пиролизе и углежжении березовых и дубовых дров. Древесный уголь, производимый нашей компанией, изготовлен по требованиям межгосударственного стандарта по регламенту, утвержденному в установленном порядке.

Свойства исходного продукта: древесина высшего сорта пород первой группы (береза и дуб). Массовая доля золы получаемого древесного угля не более 2,5 %. Количество твердого углерода более 90 %. Влажность не превышает 6 %.

Физико-химические свойства производимого нами угля соответствуют нормам ГОСТа 7657-84. Данный продукт подходит для производства сероуглерода и активного угля.

Для древесного угля допускается повышение массовой доли фракций при транспортировке из расчета на 100 км пути не более 0,8 %. Важно учитывать по требованиям безопасности, что нижний уровень концентрации для возгорания древесно-угольной пыли составляет 128 г/м

Березовые дрова

Древесный уголь обладает свойством самовозгорания при температуре более 340 градусов Цельсия, так как это горючее вещество с твердой пористой структурой.

Перед отправкой произведенного нами древесного угля он доводится до состояния стабилизации, так как свежеприготовленный уголь имеет свойство самовоспламеняться, если его суммарный объем превышает 100 дм³.

Древесный уголь перед упаковкой

Для складирования древесного угля не допускается контакт продукта с различными окислителями и концентрации древесно-угольной пыли, исходя из уровня 6 мг/м³ складской зоны. Свойства пожарной опасности – 4 класс.

Древесный уголь – малоопасный продукт, при пожаре следует использовать для тушения воду или пену.

Упаковывается древесный уголь в бумажные мешки согласно ГОСТ 2226. Хранение и транспортировка так же соответствуют ГОСТ 28670. После упаковки бумажные мешки зашивают металлическими скобами.

Наша компания гарантирует полное соответствие производимого нами древесного угля требованиям общепризнанных стандартов производства древесного угля марки А при правильном хранении и транспортировки продукта. Срок предоставления гарантии составляет один год со дня изготовления угля.

Технология производства древесного угля — перспективы и развитие

Содержащий почти 100% углерода – древесный уголь, широко известен в качестве безопасного для окружающей среды и эффективного вида горючего. Он не портит воздух ядовитыми испарениями и очень удобен в процессе быстрого приготовления пищи. Он применяется не только в хозяйстве, но и на промышленных предприятиях. На этом топливе функционируют целые металлургические и химические комплексы. В этой статье мы расскажем о том, какое нужно оборудование для производства древесного угля.

Древесный уголь

Древесный уголь получают при помощи сухой перегонки (пиролиза) древесины без доступа воздуха в условиях температуры 450—500°. Во время протекания этого процесса выделяются различные смолы, уксусная кислота, метанол и ацетон.

Выделяют 3 главных типа этого материала:

черный. Его производят из мягких сортов древесины, таких как липа, осина, ольха, ива
красный, изготавливается из хвойников, методом мягкого обжига
белый, производят из твердых сортов дубовых, вязовых, грабовых, березовых дров.

Согласно государственным стандартам существуют три марки древесного угля:

марка А. Изготавливается из мягких лесоматериалов

марка Б. Изготавливается из смеси мягкой и твердой древесины
марка В. Создается путем углежжения древесины смеси мягких, твердых лесоматериалов, а также методом мягкого обжига.

Характеристика древесного угля

Показатели	Марка угля					Метод контроля
	А		Б		В, ОКП 24 5571 0150
	Высший сорт, ОКП 24 5571 0132	1 сорт, ОКП 24 5571 0133	1 сорт, ОКП 24 5571 0143	2 сорт, ОКП 24 5571 0144	В, ОКП 24 5571 0150
Кажущаяся плотность, г/см³, не менее	0,37	0,37	Не нормируется			ГОСТ 7657–94, п. 4.6
Зола, масс. %, не более	2,5	3,0	2,5	3,0	4,0	ГОСТ 7657–94, п. 4.7 и ГОСТ 12596–67
Нелетучий углерод, масс. %, не менее	90	78	88	77	67	ГОСТ 7657–94, п. 4.8
Вода, масс. %, не более	6	6	6	6	6	ГОСТ 16399–70, разд. 2
Уголь с зернами в местах погрузки, масс. %, не более:						ГОСТ 7657–94, п. 4.9
размером менее 25 мм	5	5	Не нормируется
размером менее 12 мм	5	5	7	7	7
Головни, масс. %, не более	Отсутствие	2	Отсутствие	2	2	ГОСТ 7657–94, п. 4.10
Масса 1 дм³угля, г, не менее	210	210	Не нормируется			ГОСТ 7657–94, п. 4.11

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.

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.

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.

Технология — CharcoTec — Производство древесного угля

Технология CharcoTec направлена на устранение недостатков традиционного производства древесного угля без создания «новых» недостатков для местной экономики в плане сокращения занятости, слишком высокой потребности в капитале и зависимости от импортных материалов. В то же время, однако, она дает преимущества современной технологии с точки зрения более высокой эффективности (больше древесного угля на кг вводимой биомассы), с точки зрения потенциального использования недревесных материалов в качестве источника и, следовательно, меньшего обезлесения. Это также предотвратит ущерб для окружающей среды и здоровья, улавливая неприятные пары, сжигая их и, таким образом, повторно используя потерянную энергию, содержащуюся в нем, тем самым снижая стоимость топлива в процессе производства автомобильного угля.

Печь CharcoTec, скорее всего, является единственной печью на рынке, которая может быть почти полностью произведена на месте, может быть изготовлена для широкого диапазона производительности и, следовательно, стоимости, проста в эксплуатации – почти как традиционные печи – и почти не требует любое техническое обслуживание, как это было в случае с традиционными печами.

Однако всегда требуются два отдельных реакторных резервуара (что следует понимать как сложное определение технологического пространства и выглядит как простой шкаф или грузовой автомобиль), куда помещаются дрова, сушатся и затем обугливаются. Благодаря разделению этих двух подпроцессов повторное использование энергии оптимизируется и приводит к максимально возможной эффективности технологии, сохраняя при этом простоту концепции эксплуатации.

Экономические преимущества печи CharcoTec таковы, что предприниматели в области производства древесного угля по всему миру могут позволить себе эту технологию, так как вложенные деньги могут быть возвращены в течение одного года работы, а перспективы таковы, что финансирование может быть легко найдено.

Компания CharcoTec разработала технологию путем тестирования первого прототипа на месте в Боснии, а затем в Нидерландах для улучшенной и фактически демонстрационной версии, которую можно посетить и сегодня.

На правом изображении ясно видно, что качество производимого древесного угля ресторанное (хорошие большие куски).

Основываясь на принципах технологического процесса CharcoTec, первая пилотная установка была спроектирована и построена еще в 2014 году с целью проверки рабочих функций и качества продукции, а также улучшения конструкции коммерческой установки.

Пилотная установка состояла из пропановой горелки и двух малых реакторных корпусов, помещенных в морской контейнер с внутренней изоляцией. Биомасса помещалась в два цилиндрических контейнера в виде клеток, которые помещались в реакторы сверху; в последующем реакторы закрывают крышкой с песчаным затвором. Реакторы запускаются путем пропускания горячих дымовых газов из пропановой горелки вдоль стенки реакторов. Отходящие газы обоих реакторов направляются в пропановую горелку по газопроводу для сжигания всех углеводородов (без выбросов вредных компонентов) и утилизации калорийности отходящего газа. В нескольких точках реакторов и контейнеров были измерены температуры.

Испытания проводились с бревнами, щепой и торфяными брикетами. Практические испытания были подтверждены лабораторным термогравиметрическим анализом для определения характеристик сушки и карбонизации использованной биомассы. Образцы анализировали на приборе ТГА от 30°С до 900°С. Результаты показаны ниже. 250 ^o C Поведение пилотной печи во время испытаний оказалось аналогичным.

Результаты были такими, как и ожидалось, сначала биомасса высушивается при температуре около 100 ^o C с последующей потерей веса из-за карбонизации, начиная с прибл. 250 ^o C Поведение пилотной печи во время испытаний оказалось аналогичным.

Температуры на графиках были измерены в разных местах реактора. Из Т2 видно, что температура в центре реактора остается на уровне ок. 100 ^o C до тех пор, пока бревна не высохнут. После этого температура в реакторе относительно быстро повышается до температуры в контейнере. Из этих испытаний становится очевидным, что большая часть общего времени процесса уходит на сушку биомассы; в зависимости от размера частиц до нескольких часов. После начала процесса карбонизации калорийность выделяющихся газов достаточна для поддержания температуры процесса в реакторе; подача пропана была прекращена. Эффективность (от сухой биомассы до древесного угля) составляет ок. 35%. Было установлено, что качество древесного угля соответствует стандартам для древесного угля для барбекю.

Печь в Гронингене

Основываясь на этих результатах испытаний и подкрепленных теорией, CharcoTec построила вторую испытательную печь или, что еще лучше, первую демонстрационную печь, которая работает на площадке недалеко от города Гронинген в Нидерландах. Установка состоит из двух газонепроницаемых контейнеров, двух топок и дровяной печи. При периодической работе один из двух контейнеров используется для сушки свежей древесины, тогда как другой контейнер используется для карбонизации высушенной древесины.

Работа печи сравнима с традиционной работой на древесном угле. Свежая, влажная древесина вручную загружается в контейнер, который затем закрывается и помещается в свободную печь, которая подключена к газопроводу для отвода газов, выходящих из процесса древесного угля во время работы: в начале водяной пар во время сушки горючие и опасные для здоровья отходящие газы при карбонизации. Отходящие газы используются для преобразования энергии сгорания в сушку и/или коксование, после чего выбрасываются при относительно низких температурах в окружающую среду через дымоход или дровяную печь.

Процесс начинается как в традиционной печи путем сжигания биомассы в дровяной печи. Поскольку эффективность печи выше, дров будет сжигаться меньше, чем в обычной печи. По окончании процесса емкость для карбонизации отсоединяют от линии отходящих газов и выносят наружу для охлаждения. Новый контейнер, наполненный влажной древесиной во время обработки первой партии, затем помещается в печь. При переключении нескольких клапанов две отдельные печи меняют свою работу, сушилка становится карбонизатором и наоборот, и производство угля продолжается, таким образом, делая процесс почти непрерывным, добавляя к процессу еще один дополнительный сосуд или печь.

В сентябре 2015 года демо-завод был введен в эксплуатацию на площадке Stainkoeln в городе Гронинген. Установка состоит из двух топок (утепленных 10 футовых контейнеров), дровяной печи, четырех реакторов по 3,5 м каждый ³ и дымовой трубы.

Во время работы одна печь используется для сушки свежей древесины, а другая печь работает как печь для карбонизации. Горячие дымовые газы дровяной печи используются для нагрева печи карбонизации. Реакторы в печи для карбонизации косвенно нагреваются за счет прохождения горячих дымовых газов вдоль закрытых деревянных шкафов, содержащих свежую высушенную древесину. Затем дымовые газы проходят через сушильную печь и дымоход.

Летучие вещества из реакторов карбонизации направляются в дровяную печь и сжигаются. Таким образом, не происходит выбросов вредных газов, и в то же время содержание энергии летучих веществ используется для поддержания процесса карбонизации при желаемой температуре.

Отходящие газы (водяной пар) от процесса сушки удаляются. Установка оснащена рядом термопар для контроля процесса.

Демонстрационная установка используется для создания и оптимизации рабочих условий для производства высококачественного древесного угля из биомассы различных типов и размеров. Биомасса из различных источников (например, древесина с разным происхождением и гранулометрическим составом, сельскохозяйственные отходы, такие как солома, тростник и сено, а также торф) уже включены в программу, и испытания продолжаются и могут быть расширены с другими материалами в качестве источника в любое удобное для клиента время.

Технология производства древесного угля Сваминатан Читрапутира Пиллаи :: SSRN

Скачать эту статью

Открыть PDF в браузере

ssrn.com» data-abstract-auth=»false»/> Добавить бумагу в мою библиотеку

Делиться:

Древесный уголь из древесины деревьев получают путем нагревания древесины до высокой температуры в замкнутом пространстве без доступа кислорода, т.е. анаэробного нагрева. В этом процессе древесина становится сухой до костей при 100°C, а дальнейшее повышение температуры до 300°C инициирует пиролиз. При этом древесина расщепляется на водяной пар, газы, древесные кислоты и смолы с выделением тепла, что приводит к образованию древесного угля. Для производства древесного угля подходят деревья Prosopis juliflora и Casuarina equisetifolia. Производство древесного угля широко осуществляется в засушливых южных районах Тамил Наду, где просопис является основой многих средств к существованию.

Производство и технология производства древесного березового угля