Производство древесного угля
Мало кого можно удивить тем, чтобы использовать в качестве топлива древесный уголь. В магазинах давно продаются мешки с древесным углем для шашлыка, и каждый уважающий себя дачник и турист хоть раз покупал их, чтобы приготовить мясо или рыбу на мангале. Без этого не обходится ни один пикник на природе.
Подробная информация от производителя угля на странице Древесный уголь
Но применение древесного угля не ограничивается приготовлением продуктов на углях. Древесный уголь эффективный абсорбент, поэтому его используют в медицине, на производстве фильтров, в химической промышленности. Еще древесный уголь подходит для каминов. Древесный уголь эффективней, чем дрова, занимает меньше места, дает хороший жар, не образует искр и пламени. Тлеющие в камине угли представляют собой приятную картину тепла и уюта. Также свойства древесного угля можно использовать для ковки металла. На производстве и в промышленности тоже часто используют древесный уголь. В домашних условиях измельченный древесный уголь можно использовать для выращивания комнатных цветов. Добавляя порошок из березового древесного угля в землю можно повысить гигроскопичность и предотвратить закисание почвы в цветочном горшке.
Древесный уголь – микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха. Древесный уголь применяется в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, чёрных и цветных металлов, активированного угля и т. д., а также как бытовое топливо (удельная теплота сгорания 31,5 – 34 МДж/кг). Древесный уголь классифицирован в системе стандартов – ГОСТ 7657-84 «Уголь древесный».
Производители древесного угля
Спрос на рынке формирует предложение. Появилось много компаний и частных хозяйств, которые специализируются на производстве древесного угля. Все дело в том, что процесс изготовления древесного угля достаточно прост. При наличии качественного оборудования для древесного угля можно легко производить большие партии товара на продажу. Производители углевыжигательных печей для производства древесного угля предлагают широкий ассортимент разнообразных модификаций, которые отличаются друг от друга объемом камеры, количеством камер, это могут быть ретортные печи и соответственно ценой на оборудование. На рынке представлены малогабаритные мобильные модели печей для изготовления древесного угля для бытового использования и большие углевыжигательные комплексы с двумя или тремя камерами, которые позволяют организовать непрерывный цикл производства древесного угля.
Подробная информация от производителя печей углежжения на странице Углевыжигательные печи
Пиролизом, или сухой перегонкой, называется разложение органических веществ путём нагревания без (или с ограничением) доступа воздуха, чтобы предотвратить горение. Также пиролиз – первый процесс, происходящий при горении древесины. Языки пламени образуются за счёт горения не самой древесины, а газов – летучих продуктов пиролиза. При пиролизе древесины (450 – 500 °C) образуется ряд веществ: древесный уголь, метанол, уксусная кислота, ацетон, смолы и др.
Оборудование для производства древесного угля
Современные углевыжигательные печи для древесного угля безопасны для окружающей среды, в них предусмотрена система дожига пиролизных газов, что позволяет в разы снизить вредные выбросы в атмосферу. Печи для производства древесного угля обладают высокой производительностью, поэтому они высокорентабельны. Вложенные средства быстро окупаются, и оборудование в скором времени начинает приносить стабильный доход. Производство древесного угля отличная идея для бизнеса с учетом наличия бесперебойной поставки качественного сырья. В качестве сырья для углевыжигательных печей используют дрова. Дрова можно закупать готовые или колоть самостоятельно. Для колки дров можно приобрести дровокольное оборудование, которое позволит быстро и без лишних усилий заготовить достаточный объем дров. Дровокольные станки мощные, обладают высокой производительностью, подходят для любых пород древесины.
Технология производства древесного угля
Технология производства древесного угля основана на бескислородном пиролизе древесины или сжигании дров без доступа кислорода. Он достигается использованием герметичных печных камер, выполненных из толстых листов железа. Если в углевыжигательную печь будет попадать кислород, то на выходе объем древесного угля будет ниже, чем планировалось. Цикл производства древесного угля состоит из нескольких этапов: загрузка дров в камеру печи, розжиг дров в топочной камере, сушка древесины, пиролиз древесины с дожигом пиролизных газов, остывание готового древесного угля, выгрузка угля, фасовка угля по пакетам. Вместо дров для углежжения можно использовать древесные брикеты, изготовленные из отходов древесины. Это снижает стоимость готового продукта, позволяет получать качественный древесный уголь.
Производство древесного угля в Челябинск
Технология производства древесного угля относительно проста, но все-таки требует определенной культуры производства и владения особенностями технологических процессов. Несоблюдение технологических процессов приводит к снижению выхода угля, уголь получается с трещинами, мелкий, пахнущий смолами, недожженный.
Для получения угля из древесины, она должна пройти процесс пиролиза, разложения без доступа кислорода.Древесина разлагается, под воздействием нагрева, в реторте – стальной емкости с плотно закрывающимися загрузочными отверстиями, нагрев происходит путем помещения реторты в специальную печь.
Газы, которые выделяются в процессе пиролиза, отводятся через специальную трубу от реторты в топочную камеру и там сжигаются. За счет постоянного поступления выделяемого газа в топку, происходит минимальный расход дров для поддержания горения. Пиролиз можно разделить на три основных этапа, которые отличаются между собой по контрольным замерам и видимым признакам.
Сушка древесины – это первый этап. Она происходит при температуре менее 150°С , из сырья выходит влага. Технический процесс как раз начинается с того, что измельченные до нужного размера березовые дрова кладут в реторту, закрывают загрузочное отверстие и ставят в сушильную камеру.Сырье должно соответствовать ГОСТ 24260-80.
Для измельчения заготовок до оптимального размера, длина не более 0,5 м и диаметр не более 0,1-0,15 м используют специальный станок — электрической дровокол колун.
После того как древесина прошла сушку, реторту, с помощью грузоподъемного механизма (например кран-балки) , перемещают в пиролизную камеру. Там происходит второй этап — собственно пиролиз, сухая перегонка.
Из-за того что древесина состоит из целого комплекса органических соединений, процесс распада древесины получается весьма сложным. Органические соединения имеют разный молекулярный вес, поэтому происходящие между ними химические реакции тоже различны. В рамках данного сайта имеет смысл описать лишь в общих чертах эти реакции, так как рассчитывать или детально описывать все эти реакции будет трудно.
В общем, в процессе пиролиза проходят последовательные и параллельные химические реакции, которые приводят к появлению новых и разрыву старых, существовавших до термической обработки, связей. Получившиеся в результате новые вещества начинают взаимные реакции.
Первым начинает распадаться ксилан, при температуре 150°С, процесс продолжается и при 250°С и более. Этот процесс ведет к обр азованию таких веществ, как уксусная кислота, фурфулол и газы.
Кроме этого, на поверхности древесины при температуре 170-200°С начинают расщепляться гемицеллюлозы.
Следующим начинает распадаться лагнин, при температуре 200°С , что ведет к высвобождению летучих низкомолекулярных соединений. А при 300°С разлагается целлюлоза.
На этом этапе можно выделить период, называемый экзотермическим, он очень важен для всего процесса углевыжигания в целом. В этом периоде пиролиз проходит энергично, выделяется реакционное тепло, это происходит при температуре около 280°С. Температура древесины начнет увеличиваться самопроизвольно, пока все тепло экзотермы не выделиться.
Для следующего этапа, прокалки угля, снова потребуется подвод внешнего тепла.
Третий этап – прокалка угля. Если на предшествующем этапе происходило образование угля, то на этом смолы в небольшом количестве и много неконденсируемых газов отделяются от образовавшегося угля. Это происходит при температурах от 350 °С и до 550°С . Прокалка проходит все в той же пиролизной камере.
Завершаюий этап — охлаждение, упаковка, хранение. После того как процесс пиролиза закончился реторты с готовым углем с помощью кран-балки вынимают из пиролизной камеры поочередно или попарно, и устанавливаются в кассету для остывания. Время охлаждения изменяется в зависимости от внешних факторов (время года, наличия или отсутствия ветра, осадков).
Остывшие реторты опять поднимают и вывешивают над фасовочной установкой, после открытия нижних разгрузочных отверстий — опорожняются. Далее уголь проходит отсев от мелких фракций и пыли, фасуется, взвешивается и пакеты с углем зашиваются.
Упакованная продукция хранится на складе до дальнейшей отгрузки потребителям.
Освобожденные от угля реторты снова заполняются дровами и помещаются в сушильную камеру.
Ресурсы для производства древесного угля | Virginia Cooperative Extension
Введение:
Древесный уголь производится путем нагревания древесины или других органических материалов до температуры выше 400° C (750° F) в среде с недостатком кислорода. Процесс, называемый пиролизом, является экзотермическим, то есть при запуске выделяется тепло. Более летучие элементы в древесине, такие как водород, кислород и некоторое количество углерода, объединяются, образуя газы, выделяющиеся из древесины. Некоторые методы сжигают летучие газы, чтобы предотвратить их утечку в виде загрязнения, в то же время производя избыточное тепло. Другие собирают их для последующего использования в качестве биотоплива. Хотя производство древесного угля, как правило, довольно просто, контроль различных факторов, влияющих на процесс, может иметь большое значение для выхода и свойств конечного продукта. Используемая древесина, температура нагрева, наличие воздуха и время обработки — все это играет роль. Так что имейте это в виду, когда вы собираетесь сделать свой собственный биоуголь или древесный уголь.
Ссылки:
- УСФС-Лаборатория лесных товаров. 1961. Производство, маркетинг и использование древесного угля.
- Simmons, F.C., 1957. Путеводители по производству и маркетингу древесного угля в северо-восточных штатах. Документ № 95 лесной службы Министерства сельского хозяйства США, Аппер-Дарби, Пенсильвания.
- ФАО. 1985 Промышленное производство древесного угля.
- FAO Forestry Paper 63. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. Рим.
- ФАО. 1987 Простые технологии производства древесного угля.
- FAO Forestry Paper 41.
Горящий уголь.
Печи:
Печи для обжига угля представляют собой контейнеры, обычно сделанные из кирпича, земли или металла, заполненные древесиной, которая поджигается внутри печи. Как только горящая древесина вырабатывает достаточно тепла, поток воздуха в печь уменьшается, поэтому процесс карбонизации продолжается, не сжигая всю древесину. Земляные печи могут быть опасны, требуя круглосуточной бдительности, чтобы не допустить утечки тепла от внутреннего огня. Печи для обжига кирпича, широко используемые в некоторых развивающихся странах, могут не обеспечивать надлежащего контроля над теплом и потоком воздуха для эффективного преобразования древесины в древесный уголь. Металлические печи обеспечивают больший контроль и могут быть портативными, и, как правило, их строительство и обслуживание обходятся дороже.
Ссылки:
- Ньютон, Дж. Дж., ок. 1982. Производство древесного угля: метод Ньютона. Фотокопия без даты из архива автора.
- Ньютон, Дж. Дж., 1982. Производство древесного угля мелкими партиями: метод Ньютона. Фотокопия из архива автора.
- Болдуин, Гавайи, 1958 г. Угольная печь в Нью-Гэмпшире. Бюллетень Fox Forest 11, Комиссия по лесному хозяйству и отдыху Нью-Гэмпшира. 84с.
- Проект и инструкции по изготовлению металлической печи для обжига угля в стиле Нью-Гэмпшира из легкодоступных материалов (с приложением).
Реторты:
Реторта представляет собой герметичный металлический контейнер, заполненный деревом, похожий на печь, за исключением того, что тепло подается снаружи контейнера. С помощью реторты можно строго контролировать такие факторы, как температура, воздушный поток внутри контейнера и выхлоп. Ретортам обычно требуется внешний источник топлива для нагрева контейнера до точки, в которой начнется пиролиз. Как только реакция начинает производить летучие газы, их можно перенаправить за пределы камеры и сжечь для получения тепла, необходимого для поддержания реакции.
Методы производства древесного угля °С. Существуют различные способы производства древесного угля. Некоторые из этих методов являются грубыми и имеют низкий выход и качество производимого древесного угля, в то время как другие в значительной степени автоматизированы.
В настоящее время существует три наиболее распространенных метода производства древесного угля: земляные печи, кирпичные и металлические печи. Наиболее распространенными земляными печами являются традиционные и улучшенные земляные печи. Печи для обжига кирпича представлены аргентинской печью для обжига половин апельсина и бразильской печью для обжига ульев, а печи для обжига металла — барабанной печью.
Земляные печи как простейший метод производства древесного угля
Земляные шахтные печи представляют собой простейшую технологию производства древесного угля. Это традиционный способ производства древесного угля во многих частях мира. Процесс использования печей с земляными ямами начинается с укладки дров в яму, затем запечатывания ее слоем травы и почвы и поджигания древесины с одного конца, что приводит к карбонизации. Земляные печи обычно большие, и в них можно использовать большие куски дерева, но они также могут иметь небольшие размеры и подходить для домашнего хозяйства. Однако система вентиляции этого типа печей имеет некоторые недостатки. Это может быть трудно контролировать, и обычно карбонизация неполная, в результате чего получается только древесный уголь низкого качества.
Улучшенные земляные печи, такие как печь Казаманс и шведская земляная печь, оснащены дымоходом. Дымоход
Печи для обжига кирпича как эффективный способ производства древесного угля
Печь для обжига кирпича является одним из наиболее эффективных способов производства древесного угля, дающим КПД до 30 %. Подходит для полупромышленного производства древесного угля. Однако, поскольку печи для обжига кирпича после постройки являются стационарными, их можно использовать только в районах с легким доступом к древесине. Печь также может быть построена из бетона вместо кирпичей.
В мире существует множество типов печей для обжига кирпича, и большинство из них дают хорошие результаты. Наиболее примечательными конструкциями являются аргентинская печь для обжига половин апельсинов и бразильская печь для обжига ульев. Первая печь полностью сделана из кирпича и глины.
Сталеплавильные печи считаются одной из основ современного производства древесного угля. Во всем мире было разработано множество различных типов сталеплавильных печей. Основное отличие сталеплавильных печей заключается в их способности науглероживать даже некачественную древесину. Тем более, что его можно легко транспортировать. Однако до сих пор печи не подходят для крупносерийного производства, так как их годовая производительность составляет всего около 100 – 150 т древесного угля, при этом их КПД высок (27 – 35 %), а процесс карбонизации протекает быстро (от 16 до 24 часов).
Печи со стальным барабаном облегчают доступ к экологичному производству древесного угля, поскольку они недороги, портативны и просты в использовании. Кроме того, эффективность преобразования, полученная в барабанных печах для обжига масла, составляет около 23%. Однако основным недостатком печи является то, что длина сырья должна быть менее 30 см, а диаметр должен быть не менее 5 см, что требует значительных трудозатрат при подготовке сырья.
Итак, существует три основных метода производства древесного угля, которые представлены множеством типов печей, используемых во всем мире. Самый ранний метод производства древесного угля, основанный на использовании глиняных печей. Это до сих пор очень популярная технология, но эксплуатация земляной печи требует значительных знаний и опыта, а также ее необходимо полностью перестраивать после каждого цикла. Сегодня наиболее популярными методами являются печи для обжига стали и кирпича, поскольку они просты в использовании, могут