Из чего получают древесный уголь – Как делают древесный уголь: особенности производства

Содержание

Основное сырье для производства древесного угля

Древесный уголь – твердое высокоуглеродистое биотопливо, которое производят из древесины путем ее нагревания без доступа кислорода, в результате процесса под названием «пиролиз». Древесный уголь характеризуется высокой теплоемкостью (более 30 000 кДж/кг), даже небольшое его количество дает длительный жар, практически не выделяет дыма и копоти из-за чего широко используется для приготовления пищи.

Качество древесного угля главным образом определяет качество используемой древесины как сырья для его производства. В зависимости от используемого сырья, древесный уголь разделяют на 3 разновидности:

— Марка «А» — древесный уголь, который изготовлен из древесины твердолиственных пород: береза, бук, ясень, вяз, дуб, клен. Уголь марки А считается наиболее качественным и востребованным на рынке.

— Марка «Б» — переугленная смесь твердо- и мягколиственных пород древесины; для получения древесного угля класса Б могут быть использованы осина, ольха, липа, тополь, ива.

— Марка «В» — древесный уголь, изготовлен из смеси твердо-, мягколиственных и хвойных пород древесины.

Требования к сырью для переугливания можно найти в государственном стандарте — ГОСТ 24260-80 «Сырье для пиролиза и углежжения». Согласно ему, для углежжения также подходят и другие породы лиственных деревьев, например, все фруктовые: яблоня, груша, вишня, черешня, слива, а так же граб, ильм, акация и другие.

Для древесного угля используемого в качестве топлива при приготовлении пищи, большое значение имеет вид древесины, из которой он изготовлен. Дубовая или берёзовая древесина в данном случае являются наиболее оптимальными вариантами, так как получаемый при этом уголь характеризуется продолжительным горением, а также высоким и ровным жаром, выделяемым при горении. Однако, цены на свежесрубленное сырье неустанно растут, потому все чаще используется как сырье отходы лесозаготовительной промышленности, щепа, отходы фанерного производства — так называемые «карандаши». При наличии бесперебойных поставок, древесина для вторичной переработки более выгодна в качестве сырья для производства древесного угля.

Таблица плотности древесины и примерный выход угля кг/м3

ПородаУсловная плотность (кг/м3)Плотность в абсолютно сухом состоянии (кг/м3)Выход древесного угля (кг/м3)
Лиственница630520160
Сосна обыкновенная470400120
Ель420360105
Кедр410350100
Пихта сибирская35030090
Граб760630190
Дуб650550160
Клен650550160
Ясень обыкновенный640550160
Бук640530160
Береза
600
520150
Орех470135
Ольха490420120
Осина470400110
Липа470400110

Необычное сырье для производства древесного угля

Скорлупа кокосового ореха

В регионах, где широко распространена кокосовая пальма практикуется производство древесного угля, где как сырье используется скорлупа кокосового ореха. Объём получаемого древесного угля при использовании традиционных методов не превышает 30% от использованного сырья. Чтоб получить древесный уголь хорошего качества, используются полностью высушенные, чистые оболочки кокосовых орехов.
Для наших широт такое сырье более чем экзотично, однако индонезийцы и филиппинцы обжигая скорлупу и получают из неё очень качественный уголь для приготовления барбекю, а также уголь для кальянов. Часто переугливание кокосовой скорлупы осуществляется кустарным методом, однако есть специальные модели печи для переугливания кокосовой скорлупы

Скорлупа грецкого ореха

Как сырье для производства древесного угля скорлупа грецкого ореха используется довольно редко. Главным образом по причине высокой стоимости самого сырья, которое также широко используется в фармацевтике. Переугленная скорлупа грецкого ореха используется для изготовления брикетов, которые отличаются высокой теплопроводностью, ровной и гладкой поверхностью, а также приятным ароматом древесины и полным отсутствием пыли.

Кости животных

Экстравагантный шеф-повар Дэн Барбер (Нью-Йорк,США) делает древесный уголь от животных костей для использования в своем ресторане. Такой древесный уголь полностью черный, но сохраняет оригинальную форму. Так посетители могут заказать свиной стейк, поджаренный над древесным углем, сделанный из свиных костей.

synergy-dream.com

Древесный уголь — это… Что такое Древесный уголь?

Древесный уголь (частично тлеющий). Видео горения древесного угля

Древе́сный у́голь — микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха. 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».

Древесный уголь зарегистрирован в качестве пищевого красителя под кодом E153.

Пиролиз древесины

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 таких как: древесный уголь, метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон, смолы и др.

Этот процесс используется в пиролизных котлах. Процесс газификации древесины (пиролиз) происходит в верхней камере котла (загрузочном пространстве) под действием жара и при ограниченном доступе воздуха. Возникающий древесный газ протекает через слой жара, достигает сопла и смешивается там с вторичным воздухом.

История

В России древесный уголь производили издревле. Невозможно представить старую русскую деревню без кузницы. Кузнечные горны работали на древесном угле. Наиболее распространенными способами получения были кучное и ямное углежжение. Вариантами кучного были «стог» и «кабан». Эти технологии были примитивными, процесс продолжался до месяца и требовал периодического контроля и обслуживания. Все газообразные и жидкие (в парах) продукты распада (а это около двух третей от исходной массы абсолютно сухой древесины) выбрасывались в атмосферу. Массовое производство угля по таким технологиям было возможно только в XVII—XVIII веке, когда плотность населения была низкой и многие территории не освоены. Уже с XIX века в России предпочитали простейшие кирпичные печи для изготовления угля.

Родиной промышленного производства древесного угля следует считать Урал. Демидовское чугунно-литейное производство поднялось именно на древесном угле. Все знаменитые решетки и другие виды чугунного литья, украшавшие Петербург, были сделаны на Урале.

Возврат к кучному углежжению имел место в первые годы Советской власти на фоне развала промышленности. Затем были построены крупные углевыжигательные заводы (Аша, Сява, Амзя, Молома, Верхняя Синячиха), которые обеспечивали относительно экологически чистое производство угля. Одновременно, особенно на Северном Урале, продолжали работать разные модификации простейших кирпичных печей.

Новый виток с появлением многочисленных вариантов экологически грязных металлических печей пришелся на постперестроечный период. Ослабление санитарного контроля, хищнические бесконтрольные вырубки стали основой развития кустарного углежжения в железных «бочках» с пристроенными топками разной конфигурации. В условиях бесконтрольности это дело стало привлекательным, и им занялось множество предприимчивых, но безграмотных людей. Некачественный уголь производился с низким выходом, но пользовался спросом.

В первом десятилетии XXI века наступает новый этап. Строится несколько крупных предприятий по производству кристаллического кремния. Каждому из них нужно на несколько порядков больше угля, чем производят кустарные установки. Их требования к качеству угля высоки и определяются регламентами их производства. Их потребности могут быть удовлетворены только за счет грамотно организованного, достаточно крупного и экологически чистого производства. Такие углевыжигательные производства уже работают в ряде регионов России, и строятся новые.

Свойства

См. также

Литература

  • Козлов В.Н., Нимвицкий А.А. Технология пирогенетической переработки древесины — Гослесбумиздат, М.Л., 1954
  • Древесный уголь. — Лесная промышленность. М., 1979
  • Корякин В. И. Термическое разложение древесины. — Гослесбумиздат, М., 1962
  • Юдкевич Ю.Д., Васильев С.Н., Ягодин В.И. Получение химических продуктов из древесных отходов — изд. ЛТА, С.-Пб., 2002
  • Юрьев Ю.Л. Древесный уголь. Справочник. — Екатеринбург: Сократ, 2007. — 184 с. — ISBN 978-5-88664-298-8

Ссылки

dic.academic.ru

Исторические факты про древесный уголь

Древесный уголь — это микропористый продукт с высоким содержанием углерода, получаемый при пиролизе массива дерева в специальных печах.

Получение угля из древесины методом воздействия высоких температур — одна из древнейших технологий. Еще пещерные люди использовали этот продукт, собирая его на пожарищах или изготавливая специально. И скорей всего, металл впервые был выплавлен случайно, когда рудой оказались камни, которыми обкладывали очаг с тлеющими углями.

Древесный уголь, став одной из основ развития цивилизации в начале Бронзового века, получил широкое распространение в черной металлургии и других отраслях, в том числе в пищевой промышленности.

В России древесный уголь производили издавна, даже существовала отдельная профессия — углежог, известная и распространенная также в Европе и Азии. Продавали уголь в рогожных кулях. В быту древесный уголь получали в качестве отходов при топке печи. Недогоревшие угли выметали с пода перед закрытием вьюшки и заслонки, после чего помещали их в чугунок и плотно закрывали. Для кузнечного дела, когда уголь требовался в достаточных объемах для работы горна, применяли различные способы получения древесного угля.

Самыми ранними считаются ямное и кучное углежжение. Существовало два варианта кучного углежжения: «стог» и «кабан». Технологии эти были настолько примитивны, что не требовалось никаких материалов, кроме воды, дров и дерна, но по времени процесс мог продолжаться в течение 3-4 недель. Кроме того, необходим был постоянный контроль, а продукты распада, составляющие до 2/3 от начальной массы сухой древесины, уходили в атмосферу. Массовое изготовление угля такими методами было возможно лишь в 17-18 веках, когда плотность населения была достаточно низкой, а многие территории еще не освоены.

Продажа древесного угля осуществлялась не только для кузниц и трактиров, использовали его и для самоваров. Дерево активно переводилось на уголь углежогами, вырубались целые леса вокруг городов. В конце концов, царю Алексею Михайловичу «Тишайшему» пришлось наложить запрет на вырубку деревьев вокруг Москвы, дабы избежать полного истребления лесов. С 19 века в России для получения угля стали использовать кирпичные печи. Впервые они появились на Урале, когда стало развиваться чугунно-литейное производство Демидовых. Петербург и Москва снабжались чугунным литьем, произведенным на уральских заводах, работающих на древесном угле. При установлении Советской власти промышленность пришла в упадок, и произошел возврат к углежжению кучным способом. Однако продлилось это недолго, и вскоре были построены крупнейшие углевыжигательные заводы (Амзя, Верхняя Синячиха, Молома, Сява), которые производили большие объемы угля. Это уже были относительно экологически чистые производства. Кирпичные печи также использовались, особенно много их было на Северном Урале. Новое развитие производства древесного угля началось в постперестроечный период, когда контроля над вырубками и состоянием экологии практически не было. Предприниматели устанавливали металлические печи, называемые «бочками», вырубали леса повсеместно и производили уголь низкого качества, который все равно пользовался большим спросом. В атмосферу выбрасывались тонны вредных отходов углежжения. Сегодня наступил новый этап древесно-угольного производства. Строятся крупные предприятия по изготовлению кристаллического кремния, которые нуждаются в высококачественном угле в промышленных объемах, и кустарные установки не могут обеспечивать продуктом эти заводы. Необходимо грамотно организованное, экологически чистое производство, способное обеспечить нужды таких предприятий. В ряде регионов России уже начали работу подобные углевыжигательные заводы, также закладываются и строятся новые. Ресурсы леса в России практически не ограничены, однако спрос на древесный уголь в стране не удовлетворен. Поэтому строительство углевыжигательных предприятий не только разумно, но и необходимо.

Хронология упоминания древесного угля в истории:

1500 г. до н. э. Секрет плавки железа был открыт примерно в 1500 г. до н. э. в Малой Азии. Как было установлено, столь необходимое «жаркое пламя» может дать древесный уголь, если через горящий уголь продувать воздух. Первыми широко применять железо начали хетты (один из народов, населявших Малую Азию). В письме хеттского царя (датируемом 1280 г. до н. э.) наместнику богатого железом горного района совершенно определенно говорится о производстве железа. Чистое железо не очень твердое. Однако в процессе плавки железо может вобрать в себя столько углерода из древесного угля, что в результате образуется поверхностный слой сплава железа и углерода, называемого сталью. Этот сплав тверже самой лучшей бронзы, и изготовленный из него наконечник после заточки долго остается острым. Получение стали явилось поворотным моментом в истории развития металлургии и в истории развития общества. Наступил железный век


В 1669 г. солдат-алхимик Хённиг Бранд в поисках «философского камня» выпаривал солдатскую мочу. К сухому остатку он добавил древесный уголь и смесь начал прокаливать. С удивлением и страхом он увидел, как в его сосуде возникло зеленовато-голубоватое свечение. «Мой огонь» — так на*звал Бранд холодное свечение паров открытого им белого фосфора. До конца своей жизни Бранд не знал, что он открыл новый химический элемент, да и представления о химических элементах в то время отсутствовали.


В 1709 г. Абрахам Дерби, кузнец из Коалбрукдейла в Шропшире, обработал каменный уголь тем же путем, которым другие плавильщики получали древесный уголь из древесины, и, удалив примеси, получил почти чистый углерод, который использовал как топливо в доменной печи для выплавки чугуна. Инновация распространялась медленно: еще в 1750 г. только около 5% британского чугуна производилось с использованием кокса. Но продолжавшийся рост стоимости древесного угля после 1750 г. и введение Генри Кортом пудлингования и прокатки в 1783-1784 гг., покончил с зависимостью черной металлургии от древесного угля.
Коксование, промышленный метод переработки природных топлив (главным образом каменного угля) путём нагревания до 950-1050 °С без доступа воздуха. Основной продукт Коксование — кокс. Коксование возникло в 18 в., когда истребление лесов для получения древесного угля, первоначально шедшего на выплавку чугуна, стало угрожающим и потребовалось заменить этот уголь минеральным топливом. В 1735 в Великобритании была проведена первая доменная плавка на коксе. Кокс выжигался в кучах, подобно тому как до этого выжигался древесный уголь. В конце 18 в. было освоено Коксование в полузакрытых, а с 1830 — в закрытых камерах, причём выделяющиеся летучие продукты сжигались. С 70-х гг. 19 в. начинают использовать летучие продукты; совершенствуются методы обогрева печей для Коксование К началу 20 в. процесс Коксование оформился в современном виде, и в дальнейшем происходило лишь его совершенствование.


В октябре 1774 г. Париж посетил Пристли и рассказал Лавуазье о своем открытии «дефлогистированного воздуха». Лавуазье сразу же оценил значение этого открытия. В 1775 г. он выступил с докладом в Академии наук, а вскоре подготовил и статью, в которой утверждал, что воздух является не простым веществом, а смесью двух газов. Одну пятую воздуха, по мнению Лавуазье, составляет «дефлогистированный воздух» Пристли (Лавуазье, к сожалению, оспаривал у Пристли честь открытия кислорода). И именно эта часть воздуха соединяется с горящими или ржавеющими предметами, переходит из руд в древесный уголь и необходима для жизни.

xn—-htbcsgnd2j.xn--p1ai

Полезно | Производство древесного угля

Пиролиз древесины

Для того, чтобы из древесины получился уголь, ей нужно пройти процесс пиролиза, разложения без доступа воздуха.
Древесина разлагается в газовой бескислородной атмосфере, в реторте, под воздействием нагрева. Реторта — это замкнутый сосуд, нагревание производят через ее стенки. Парогазы, которые образуются в процессе пиролиза, выводятся через патрубок в реторте. Далее в устройстве для конденсации газ отделяется от жидкости.
Технический процесс начинается с того, что древесину кладут в реторту, закрывают загрузочное отверстие и нагревают аппарат до 400-500°С. Пирометр, расположенный в рекреационном отверстии, помогает регулировать температуру.

Процесс пиролиза состоит из трех основных стадий, которые различаются между собой по контрольным замерам и внешним признакам.
Первый этап — это сушка древесины. При температуре до 150°С из сырья выделяется влага.
Второй этап — собственно пиролиз, сухая перегонка. При температуре 150-350°С выделяется газ, и в дистилляте образовываются органические продукты. На этом этапе протекает важный для всего процесса период, называемый экзотермическим. Он заключается в том, что пиролиз проходит энергично, выделяется реакционное тепло, это происходит при температуре около 280°С.
Третий этап, прокалка. Если на предыдущем этапе образовался уголь, то на этом происходит отделение от него смол в небольшом количестве и множества неконденсируемых газов. Температура на этом этапе начинается с 350°С и доходит до 550°С.
Процесс распада древесины очень сложный, так как она состоит из целого комплекса органических соединений. Они имеют различный молекулярный вес, поэтому протекающие между ними химические реакции тоже различны. Рассчитать или детально описать все эти реакции будет трудно. Однако, в общих чертах это возможно. Первым, при температуре 150°С, начинается распад ксилана, процесс продолжается при 250°С и более. В результате образуются такие вещества, как уксусная кислота, фурфулол и газы. При температуре 200°С начинается распад лигнина, что приводит к высвобождению летучих низкомолекулярных соединений. А при 300°С разлагается целлюлоза.
В процессе пиролиза протекают химические реакции, последовательные и параллельные, которые сопровождаются появлением новых и разрывом старых связей, которые существовали до термической обработки. Получившиеся в результате новые вещества начинают взаимные реакции. Годы лабораторных исследований и полученный на производстве опыт дали возможность установить связь между протекающими процессами, между химическими составляющими древесины и продуктами, получающимися в результате ее распада. А также установить факторы, которые влияют на эти процессы. Главные показатели, которые определяют ход процесса пиролиза, — это сырье и технические условия его обработки.

Требования к аппаратам для пиролиза древесины

Существует множество аппаратов для термического разложения древесины. Некоторые из них пользовались популярностью в прошлом, но теперь утратили свою актуальность. Другие функционируют и сейчас. Есть категория аппаратов, которые не были воплощены в жизнь и остались на бумаге, на уровне конструкторских разработок.

На сегодняшний день стало возможным построить аппарат, основываясь на знаниях, накопленных в течение нескольких поколений, не изобретая новых технологий. Можно исходить исключительно из пожеланий заказчика и особенностей спроса и сырья, его количества и состава. Самые оптимальные решения углевыжигания в условиях производства сегодня — это те, которые могут быть использованы на территории лесопромышленного предприятия и в состоянии переработать отходы. Необходимые условия для подобного оборудования:
1. Жидкие продукты переработки должны сжигаться, потому что отсутствует необходимость их использования в других целях.
2. Объем производительности оборудования по сырью должен соответствовать объему предприятия по отходам. В таком случае перевозка сырья исключается по ненадобности, на транспортировке экономятся деньги.
3. Простота конструкции установки. В случае перемещения лесозаготовок, она должна быть транспортабельной и удобной в перемещении
4. Экологичность оборудования нужна для того, чтобы свести к минимуму загрязнения окружающей среды
5. Простота в управлении, соответствие нормам пожаробезопасности.
Долгие годы углежжение было экологически небезопасным. А с учетом того, что потребление угля постоянно росло, чистота окружающей среды оказалась под вопросом. И промышленность, и население пользовались результатами работы углевыжигательных ям и бочек. Рос спрос на продукцию и товары, которые изготавливали при помощи угля. Немного позже изобрели печи для производства угля, они нуждались в огромных трудозатратах и вложениях сырья. При этом они производили много выбросов в атмосферу. Не имея изоляции, эти печи нагреваются до 300°С, что является нарушением норм техники безопасности и ставит под угрозу здоровье и жизни людей, обслуживающих оборудование.
В 1992 году была изобретена печь, в которой одновременно в разных секциях происходят процессы сушки, пиролиза и прокалки угля. Парогазы, образующиеся в процессе, выгорают внутри печки. В результате удовлетворяется потребность в дополнительном тепле в том случае, если у дров пониженная влажность. Данная установка в состоянии переработать не только сырье из древесины, но и различные отходы, сельскохозяйственные остатки. Эффективность этой печи заключается в том, что в ней снижены теплопотери. Для охлаждения угля не нужно охлаждать всю установку, достаточно всего лишь вынуть реторту, в которой уже завершился процесс.
Наряду с этими революционными печами, спросом также пользуются компактные, способные к транспортировке к месту производства или скопления сырья. Например, они могут использоваться для переработки отходов лесхозов, при прокладке дорог в многолесных районах. Опилки — это неиспользуемое сырье на многих лесопилках. Для их обработки требуются большие энергозатраты, несоизмеримые с прибылью. Для этих целей можно использовать метод изготовления угля из опилок, спрессованных в брикеты.

Изготовление древесного угля

Одна из древнейших технологий производства в истории человечества — это изготовление продуктов горения древесины. Судя по результатам археологических раскопок, пещерные люди уже знали, что такое древесный уголь. Его могли делать специально или собирать на местах пожаров. В бронзовом веке древесный уголь стал одним из столпов развивающейся культуры. Его изготавливали из тлеющих головней и использовали как топливо, которое не вызывает угара.
В каждой русской деревне в старину была своя кузница. Только в кузне можно было изготовить множество предметов, таких как подковы, соха, коса. И кузницы работали на древесном угле. Ковкий и пластичный чугун великолепного качества можно изготовить исключительно на древесном угле.
Еще одно исторически сложившееся применение древесины — это производство сосновой смолы и дегтя как продукта термической переработки дерева.
Древесный уголь — один из важных продуктов промышленности. Он экологичен, потому что не содержит серы, фосфора, тяжелых металлов. Изготовление сорбентов — еще один вариант применения угля.
На сегодняшний день во всем мире производят около 9 млн тонн древесного угля в год. Львиная доля производства приходится на Бразилию, около 7,5 млн тонн. Россия, несмотря на большое количество леса, производит около 350 тысяч тонн в год. Предложение не покрывает спрос, поэтому в Россию импортируют уголь из Украины, Китая, Белоруссии.
Потребление древесного угля на душу населения в России составляет менее 100 грамм в год. В то же время, среднестатистический европеец расходует более 20 кг угля в год, японец — более 60 кг в год.
При изготовлении древесного угля предпочтение отдается сырью из твердолиственных пород деревьев. Уголь из них получается плотный и прочный. Однако, в современных условиях уголь также изготавливают из отходов хвойных пород, из кустарниковых и осины. Из них тоже можно сделать хороший качественный уголь, если не отклоняться от отработанной технологии и брикетировать продукцию.
Из-за того, что существуют различное сырье и технологии изготовления, в результате обработки получается несколько разновидностей древесного угля. Например, существует сорт топлива для грилей и каминов, называемый «красный уголь». Его производят путем мягкого углежжения при невысокой температуре. В Японии популярен «белый уголь», его выжигают из дальневосточного белого дуба.
Во время термической обработки древесины при ее распаде образуется древесный уголь и другие продукты — жидкие и газообразные.
Жидкие продукты сгорания выходят в капельной фазе, и частично — в парообразном виде. Вместе с неконденсирующимися газами они образуют парогазовую смесь. Эти продукты были так же востребованы, как и уголь, до середины ХХ века. Позже их вытеснили продукты нового поколения, более дешевые, изготовленные из природного газа и нефтепродуктов.
Важным условием получения качественного древесного угля является соблюдение тонкостей технологии производства. Она довольно проста, но если пренебречь ее условиями, то уголь получится мелким, трещиноватым, недожженным, на выходе его будет меньше.

Польза от древесного угля

Сегодня становится очевидным, что с каждым годом масштабы использования древесного угля растут. Это неудивительно, древесный уголь – наиболее экологически чистый вид топлива, соответствует самым высоким требованиям в отличие от дров, торфа и каменного угля. Главные преимущества древесного угля заключаются в следующем:
— готовое топливо высокого качества, экологически чистое и безопасное;
— при горении не образует дыма и пламени, давая при этом требуемую температуру;
— высокая теплоотдача – 31000кДж/кг;
— отсутствие каких-либо вредных веществ;
— неспособность к самовозгоранию;
— хорошая поджарка продуктов благодаря ровному горению и длительному сохранению жара;
— возможность использования для гриля, барбекю, каминов и открытых костров.
Если уголь спрессовать в брикеты, то это придает ему удобную форму, в результате чего при горении выделяется в 1,5 раза больше тепла, а само горение длиться намного дольше, что дает возможность приготовить большее количество пищи.

Преимущество использования древесного угля для приготовления мяса состоит в том, что оно обдается не открытым огнем, а жаром, что делает такое приготовление наиболее безопасным и безвредным для здоровья. В качестве сырья для такого угля лучше всего подходит березовая или дубовая древесина
Древесный уголь относится к малозольным материалам из-за отсутствия в нем посторонних химических примесей. Он обладает высокой теплоустойчивостью и удельным электрическим сопротивлением. Если уголь проколоть, то его электропроводность повыситься и за счет этого можно получать продукты с установленными диэлектрическими свойствами. Для изготовления второстепенных изделий часто используют такие отходы древесноугольного производства как угольная пыль и угольная мелочь, которым не везде можно найти применение.
Сегодня в Европе и азиатских странах все более популярным становится производство угля с использованием брикетных опилок. Таких опилок на любом производстве образуется большое количество, и превращение их в товарную продукцию дает возможность предприятию получить дополнительную прибыль. Плотность брикетов достигает 1100-1200 кг/м, что дает возможность использовать их как высококачественное топливо.
Недавно японские ученые сделали еще одно открытие в пользу древесного угля. Оказывается, он способен поглощать неприятные запахи и вредные элементы в помещении, улучшая тем самым самочувствие человека.


Древесный уголь в промышленном производстве

Древесный уголь – это топливо, которым люди пользовались с древних времен. Позже его начали использовать в кузнях, плавильных печах и медицине. В настоящее время уголь все больше находит свое применение в промышленности и других сферах производства.
В промышленности древесному углю отведена роль восстановителя. Из-за уникального состава его начали применять в этой сфере еще в начале двадцатого века. Например, в Бразилии благодаря древесному углю производят чугун. Такой чугун не содержит элементы фосфора и серы, которые попадают в него при использовании каменноугольного кокса, а расход угля составляет всего 0,5 тонны на одну тонну чугуна. Чугун, полученный при помощи древесного угля, более крепкий и не поддается разрушению. Эти преимущества сегодня широко используют в России, где из чугуна делают решетки, скульптуры и настольные фигуры.
Древесный уголь широко популярен как покровный флюс для выплавки бронзы, латуни, никелевых сплавов, марганца и других ценных металлов. В радиоэлектронной промышленности древесный уголь незаменим при создании кристаллического кремния и выплавки кремнистых сплавов.
Удачно применяют древесный уголь из мягколиственных пород древесины в приборостроении и полиграфическом производстве для шлифовки и полировки деталей. За счет низкого содержания в нем золы и загрязнений, уголь используют для производства твердой смазки, в которой сильно нуждаются предприятия машиностроения.
Уголь из древесины ольхи нашел свое применение в производстве дымных порохов. Содержание углерода в таком угле составляет от 72 до 80 процентов, что дает высокую скорость горения в отличие от угля, основанного на других породах древесины, который слишком долго возгорается.
В наше время во многих отраслях народного хозяйства нашли применение электороугольные изделия. Их производят из чистых углеродных материалов, таких как древесный уголь, нефтяной и пековый кокс. Такие изделия действуют в электрооборудовании разнообразных двигателей, в электромашинах и т.д.
В пластмассовом производстве древесный уголь позволяет заменить дорогой и дефицитный гранит. Здесь его используют в качестве наполнителя пластмасс.
В Западной Европе древесный уголь можно найти в продаже практически в любом магазине. Постепенно данное новшество приходит и к нам. Приобретают его чаще всего дачники, любители загородного отдыха, шашлычные, рестораны. Приготовленное на угле блюдо обладает приятным ароматом дымка и поджаристой корочкой, что делает его вкус незабываемым.

Переработка отходов

Проблема утилизации двервесных отходов была и остается одной из самых насущных для предприятий по лесозаготовке и переработке. Только при заготовке древесины теряется до 25% биомассы, которая остается в лесу. При дальнейшей переработке отходов образуется не меньше: опилки стружки, срезки, горбыли.
Одной из главных тенденций в этом направлении сейчас является сжигание для получения тепловой и электрической энергии. Однако неудобства транспортировки и складирования ряда отходов делают этот процесс довольно затратным. Но все возрастающее использование древесного угля в качестве альтернативы традиционным видам топлива, побуждает людей к поискам новых направлений борьбы с лесными отходами. Последним достижением в этой сфере является получение так называемого древесного угля-сырца. При этом методе происходит переработка отходов от вырубки и ведется зачистка леса, а главное – утилизируется древесина мягколиственных пород деревьев.
По требованиям ГОСТа существует несколько марок древесного угля: «А», «Б» и «В». Отличаются они типом древесины, разлагаемой без доступа воздуха в специальных аппаратах. Так, марку «А» получают из твердолиственной древесины, «Б» — из смеси твердо- и мягколиственной древесины, «В» — из смеси твердо-, мягколиственной и хвойной древесины.
Именно уголь марки «Б» и «В» позволяет изготавливать древесноугольные брикеты, которые относятся к одним из самых действенных методов подготовки угля к утилизации. На предприятиях, занятых производством древесного угля, образуется довольно большое количество мелких отходов, у которых нет дальнейшего применения, но которые можно образовывать в брикеты. Такие древесноугольные брикеты являются довольно качественным сортом топлива, они обладают высокой механической прочностью и плотностью. Топливные брикеты представляют собой идеальный вид биотоплива, произведенный из чистых древесных отходов без использования каких-либо химических добавок. В Европе такие брикеты стали обыденным делом и одним из наиболее дешевых и экологически чистых видов топлива. Их применяют в домашних условиях для печей и каминов, а также на котельных и ТЭЦ. В топливных брикетах отсутствует сера, из-за этого при сгорании не образуется ее окислов, а содержание углерода является минимальным.
Утилизация отходов – дело не из дешевых и требует высоких капиталовложений на вывоз отходов в качестве мусора, к тому же наносит большой урон окружающей среде. Поэтому оптимальный вариант – это переработка отходов. Она приносит предприятию дополнительную прибыль и не несет загрязнений для окружающей среды.


Область применения древесного угля

Древе ный уголь является углеродной массой, состоящей из большого количества каменноугольных материалов. Древесный уголь производился на протяжении многих тысячелетий, а сегодня он является основным источником энергии во всем мире. Производят его из таких естественных материалов, как дуб, клен и фруктовые деревья. Они дают лучший сорт древесного угля.
Сейчас область применения древесного угля увеличивается. Он используется при фильтрации органических составов хлора, бензина, пестицидов и других ядовитых химикатов, как топливо его можно применять для приготовления стейков, гамбургеров и вообще для любого пикника древесный уголь будет весьма кстати. Древесный уголь полностью безопасен для приготовления пищи на открытом огне. При этом только 30% температуры, выделяемой при сгорании, идет непосредственно на приготовление пищи, остальные же 70% оказываются непригодными. В странах с холодным климатом для максимизации использования выделяемого при сгорании тепла, эти непригодные 70% направляют на обогрев помещения.
Однако использовать его надо весьма рационально, тогда древесный уголь сохранит свою ценность на долгие столетия. Эффективность применения древесного угля состоит в передаче как можно большего количества высокой температуры объекту, который надо нагреть и зависит от того, насколько рационально используется уголь.
Качество древесного угля устанавливают разными методами и способами. Для получения древесного угля высокого качества иногда приходится поднимать цену. Сжигание древесного угля в быту дает очень высокие результаты, что позволяет говорить о его рациональном применении в домашних условиях. Поэтому, считается, что внутренний рынок менее требователен к качеству угля, чем внешний. На внешний рынок уголь экспортируют для использования в сталелитейной и химической промышленности. Следует учесть, что еще уголь применяется в кулинарии и барбекю.
Благодаря своим полезным физическим и химическим свойствам уголь стали применять в сталеплавильной промышленности. Он является самым дорогим сырьем для доменных печей и поэтому должен быть сильно спрессованным.
Полезные свойства имеет не только сам древесный уголь, но и пепел, который образуется после его сжигания. Пепел является таким же минералом, как глина, кварц и окиси кальция, поэтому он нашел свое применение в лесном и сельском хозяйстве в качестве удобрения.

Углевыжигательные аппараты

В настоящее время известно несколько видов древесного угля, который связаны с различной технологией производства и особенностями сырья. Так в Японии большой популярностью пользуется так называемый «белый» уголь. Его выжигают из дальневосточного дуба. Для каминов и грилей за рубежом используют «красный» уголь, изготавливаемый мягким углежжением на низкой температуре.
В качестве сырья для углежжения основное преимущество отдается твердолиственной древесине. Уголь из нее выходит прочный и плотный. В последнее время много внимания уделяют использованию отходов хвойных пород для производства древесного угля, однако чтобы произвести из них качественный уголь его необходимо брикетировать.
На сегодняшний день создано огромное количество аппаратов для термического разложения древесины. Данные углевыжигательные аппараты должны соответствовать следующим условиям:
— продуктивность по сырью равна объему отходов на предприятии, обычно это 3-20 тыс. м3 в год, что позволяет исключить дальние перевозки сырья, которые удорожают производство;
— при низкой производительности жидкие продукты необходимо сжигать, а не перерабатывать. Таким образом, покрываются потребности процесса в тепле;
— аппарат должен быть экологически чистым и не производить выбросы в атмосферу;
— аппарат должен быть простым в изготовлении и транспортабельным;
— аппарат должен быть прост в управлении, взрыво- и пожаробезопасен.
Исторически сложилось так, что углежжение всегда являлось экологически грязным процессом. И то, что за последние сто лет вырос спрос на товары, для изготовления которых нужен древесный уголь, оказывает все большее влияние на экологию, ставя под угрозу выживание самой природы. Но спрос на древесный уголь продолжает увеличиваться. Предпринимателей интересует только прибыль, поэтому в поле их зрения попали дешевые печи УВП-5. Они не требуют много ручного труда, но выбрасывают в атмосферу слишком много паров газов. У печей нет изоляции, поэтому несутся огромные потери тепла. Температура на поверхности печи при экзотерме достигает 300 0С, что нарушает нормативы техники безопасности. Из одного кубометра дров угля выходит в два раза меньше, чем у рационально спроектированных установок, но благодаря плотной укладке дров данные печи являются высокоэффективными по выходу угля на единицу объема установки и на тонну затраченного металла. Использование печи УВП-5 восходит к советской системе, в которой уничтожение природы оправдывалось производственными потребностями.
Альтернативой стала разработанная в 1992 году печь. В 1997 году она получила патент России №2115689. В этой печи реторты установлены таким образом, что если в одной идет сушка, то в другой происходит пиролиз, а в третьей – прокалка угля. Пары газов выводятся через специальные каналы в топочный объем и там догорают. Потребность в тепле покрывается при влажности дров меньше 50%, если влажность больше, то в топку добавляют еще дров. Топка работает без перерыва, а при окончании процесса реторты вынимаются и ставятся на охлаждение в специальные подставки. В свободное отверстие вставляется следующая реторта, заполненная новыми дровами. В итоге топочное пространство не охлаждается, а потери тепла уменьшаются.

Производство древесного угля традиционными и индустриальными методами

Производить и использовать древесный уголь люди начали еще в каменном веке. Тогда он использовался в сельском хозяйстве, а также как топливо для приготовления пищи. В развивающихся странах и сегодня в использовании древесного угля ничего не поменялось. Его все еще продолжают использовать для приготовления пищи, поскольку как топливо он имеет высокую теплотворную способность. В развитых странах направление использования древесного угля несколько поменялось. В настоящее время его применяют в медном и цинковом производстве, а также как топливо для барбекю.
Получают древесный уголь при помощи нагревания древесины, при котором происходит выделение смолы и смеси газов. Важным показателем для качества древесины является уровень содержания влаги. Чем ее больше, тем меньше угля можно произвести. Все известные на сегодня способы производства древесного угля делятся на традиционные и индустриальные.

Традиционными способами производили уголь до начала двадцатого века. Древесину слаживали в ямы, которые выкапывали в виде лодок. В земляных ямах делали отверстия, через которые поджигали древесину. Из-за своей дешевизны, такой способ используют и до сегодняшнего дня в развивающихся странах, однако производительность выходит очень низкая: всего 1 кг древесного угля из 10-12 кг леса. В 70-х годах прошлого века люди начали улучшать традиционные методы производства. Первым шагом в этом направлении стало оборудование земляных печей дымоходами, которые делали из нефтяных барабанов. Благодаря этому происходит частичное сгорание деревянной окантовки для обеспечения высокой температуры, требуемой для коксования. В итоге 1 кг древесного угля удается получить из 8 кг леса.
В конце двадцатого века открываются индустриальные технологии, позволяющие повысить результат и качество производства древесного угля, которых невозможно достигнуть при традиционных методах. Были созданы новые типы печей с автоматическим и полуавтоматическим управлением, что подняло производительность до 1 кг древесного угля с 5-7 кг леса. Однако заводы с данным способом производства выбрасывают в окружающую среду слишком много дыма, сажи и грязного воздуха, что является небезопасным для здоровья человека. Поэтому последней тенденцией в индустриальном производстве древесного угля является усовершенствование оборудования для минимизации влияния его работы на экологию, сохраняя при этом качество и количество древесного угля на высоком уровне. Для этого стальные емкости заполняют высушенным лесом и помещают в выложенную кирпичом печь, которая предварительно нагрета до 900 0С. Нагретые вместе с лесом смолы и газ поступают в специальную высокотемпературную камеру сгорания. Газ в этой камере применяется для нагрева печей коксования и предварительной сушки леса. При правильном управлении температурой, в таком современном оборудовании 1 кг древесного угля можно получить из 3-4 кг леса.


Понравилось это:

Нравится Загрузка…

ecobowels.wordpress.com

Древесный уголь:виды и свойства


Говоря о биотопливе нельзя не упомянуть такой его вид как древесный уголь. Древесный уголь – это твердый продукт с высоким содержанием углерода, полученный из отходов древесины, посредством ее сжигания.

Древесный уголь – это вид топлива известный человечеству с древних времен. Уголь использовали уже несколько веков назад, о чем свидетельствуют раскопки. В наше время уголь из дерева также активно производится и используется. Высокий уровень отходов при лесозаготовке делает изготовление древесного угля выгодным методом утилизации.

 

 

Как изготавливают древесный уголь?

Производят уголь из дерева используя технику пиролиза.

Пиролиз – это горение материала без доступа кислорода или с минимальным доступом, при высокой температуре.

Изготовление древесного угля может происходить в:

— Ретортах. Реторта – это замкнутый сосуд, в который помещают древесину, затем реторту нагревают. Газ, образовавшийся в процессе пиролиза, выводится через специальное отверстие.

— Печах;

— Ямах. Это один из первых способов производства древесного угля. Древесину помещали в специальные ямы в форме лодки и поджигали, такой метод используют и сегодня для производства небольшого количества угля.

— Бочках. Также в качестве реторты используют обычные бочки, которые герметично закрывают (оставляя небольшое отверстие для выхода газа) и нагревают на костре.

Производство древесного угля достаточно простой процесс, состоящий из трех этапов:

  1. Первый этап – сушка древесного сырья. После помещения сырья в реторту или печь, происходит нагревание до 100-150 градусов и из древесины выводится влага;
  2. Второй этап – собственно пиролиз. Температура повышается до 300-350 градусов и из сырья начинает выделятся газ, который выводится наружу через специальные отверстия или патрубки в конструкции.
  3. Прокалка угля. Температура внутри реторты достигает своего высшего значения, 500-550 градусов. На данном этапе от древесины отделяются смолы и не конденсируемые газы.

 

Сырье для изготовления древесного угля.

Древесный уголь изготавливают из древесины и отходов древесины любых пород. Для этих целей подходят все отходы: опилки, щепа, обломки, ветки. Крупные части материала используют в натуральном виде, а мелкие объединяют в брикеты.

 

 

Виды угля.

При производстве древесного угля используют разные породы древесины, разные технологии производства и соответственно получают уголь разных видов.

  1. По размеру выделяют:

– мелкий уголь;

— крупный уголь;

– угольные брикеты.

  1. По использованной породе древесины выделяют уголь классов «А», «Б», «В».

— «А» — уголь изготовленный из твердолиственных пород древесины;

— «Б» — уголь изготовленный из смеси твердолиственных и мягколиственных пород древесины;

— «В» — уголь изготовленный из смеси твердо-, мягколиственных и хвойных пород древесины.

Лучше всего  использовать твердолиственные породы, из них получается качественный, твердый и прочный уголь.

Также известны такие виды угля как «красный уголь» — его изготавливают при невысоких температурах из мяглокиственных пород древесины. Используют такой уголь для грилей и мангалов.

«Белый уголь» — изготавливается из дальневосточного белого дуба.

 

Свойства угля из дерева.

Уголь из дерева – это полностью натуральный и экологически чистый продукт, при производстве угля не используют никаких дополнительных компонентов.

При горении уголь практически не выделяет дыма и копоти, так как уголь дает не открытый огонь, а жар. Древесный уголь имеет низкий уровень зольности, а золу, которая все же образовалась в процессе сгорания угля, можно смело использовать в качестве органического удобрения.

Из-за своей натуральности идеально подходит для приготовления пищи, для использования на дачах, пикниках и в походах, имеет небольшой вес, что позволяет с легкостью транспортировать его.

Данный вид топлива имеет очень высокую теплоемкость, более 30000 кДж/кг.

 

Где применяют древесный уголь?

Чаще всего уголь из дерева применяют для получения электро и тепловой энергии.

Сферы применения угля из дерева можно условно разделить на:

  1. Бытовая сфера.

— Древесный уголь применяют для отопления жилых помещений, благодаря его высокой теплоемкости он эффективно обогревает пространство.

— Для розжига каминов. Древесный уголь при горении практически не дымится, обладает низким процентом образования золы, что делает применение его в каминах очень удобным.

— Для приготовления пищи. Такое топливо используют в мангалах, барбекю для приготовления мяса или других продуктов. Уголь не дает огня, а дает жар и высокую температуру, что позволяет качественно и быстро прожарить продукт. При изготовлении древесного угля не применяют никакие химические добавки, что делает его полностью безопасным для использования.

  1. Промышленная сфера.

Уголь из дерева широко применяют в различных отраслях производства:

— Производство чугуна. В данной отрасли активно используют древесный уголь, он позволяет сократить затраты на производство, не содержит серы и фосфора, уменьшает выбросы в атмосферу по сравнению с каменным углем, чугун получается прочный, не склонный к разлому.

— Выплавка ценных металлов, таких как медь, марганец, латунь.

— Приборостроение и полиграфическая промышленность . Уголь из дерева применяют для шлифовки деталей.

— Производство пластмассы. Древесный угол используют в качестве наполнителя, что позволяет заменить дорогостоящий гранит и, соответственно, удешевить производство пластмассы.

— Фильтрация. Древесный уголь это абсорбент, который известен нам как активированный уголь. Его широко применяют в медицине, а также в фильтрах, для очистки воды от вредных примесей.

Ирина Железняк, Собкор интернет-издания «AtmWood. Дерево-промышленный вестник»

Насколько информация оказалась для Вас полезной?  Loading …

Похожие статьи:

Copyright © atmwood.com.ua. Копирование материала разрешено при указании гиперссылки на источник

atmwood.com.ua

как сделать и способы изготовления в домашних условиях

Когда возникает необходимость в естественном биотопливе, то люди бросаются в магазин за покупкой древесного угля. Но цена этого продукта весьма высока, одно дело купить пару пакетов для мангала, а другое обеспечить таким топливом камин в городском доме.

Почему именно в городском? Потому что в сельском доме или в коттедже камины можно топить дровами, поскольку они оборудованы дымоходами и прочими необходимыми элементами. А в городской квартире можно сделать только электрический камин или на древесном угле, который не нуждается в дымоходе, но будет выполнять больше декоративную функцию. Однако если знать, как делают древесный уголь, то можно в значительной мере уменьшить финансовое бремя.

Сделать этот вид топлива своими руками не так уж сложно, в этой статье мы раскроем способы его изготовления в домашних условиях.

Преимущества древесного угля

Древесный уголь получают методом пиролиза, что подразумевает нагрев древесины без доступа к ней кислорода. Используется он в разных областях деятельности человека и обладает целым рядом замечательных свойств:

  • не загрязняет атмосферу, что весьма существенно в наше время;
  • не содержит фосфора и серы и не выделяет угарного газа;
  • выделяет много тепла;
  • полностью сгорает практически не оставляя отходов;
  • является восстанавливаемым ресурсом.

Именно по этим причинам люди все чаще задумываются над тем, как сделать древесный уголь своими руками. И многие достигают поразительных результатов.

Дедовский способ производства

Этот способ далеко не нов. Им пользовались еще наши деды. Ничего сложного в таком производстве нет, да и дополнительных вложений не требуется. Все, что вам понадобится – заготовить дрова и выкопать цилиндрическую яму. Стенки ямы должны получиться максимально отвесными, ее диаметр – около 80 см, а глубины достаточно 50 см.

Дно ямы тщательно утрамбовывают, чтобы рыхлая почва не перемешивалась с готовым древесным углем. В яме раскладывают костер из сухих веток и бересты, без химических средств для розжига. Когда все дно покрывается горящими ветками, начинается закладка подготовленных дров, очищенных от коры.

По мере прогорания, в яму докладываются новые порции древесины, это делается до полного заполнения ямы. Как правило, процесс занимает более трех часов. До краев наполненную яму накрывают листьями или зеленой травой и засыпают землей, которую тоже надо утрамбовать. На остывание уходит не менее двух суток, затем готовый материал просеивают и расфасовывают для хранения. Именно так и происходит изготовление древесного угля в домашних условиях.

Из одной закладки в такую яму можно получить почти два мешка готового продукта. На всякий случай надо заметить, что качество древесного угля зависит от породы древесины. Древесное биотопливо марки А получают из твердых пород, таких как:

  • клен;
  • береза;
  • дуб и другие.

Древесный уголь марки Б получают из древесины мягких пород:

  • ива;
  • тополь;
  • осина и другие.

Это наиболее простой вариант получения древесного угля, но известны еще и другие.

Применение металлической бочки

Существует еще один вариант, как сделать древесный уголь в домашних условиях. Для него понадобится бочка из толстого металла. Очень важно помнить, что бочка должна быть чистая, если в ней хранились химикаты, то она не подходит для наших целей. После хранения нефтепродуктов бочку обычно выжигают, чтобы очистить.

На дно бочки ставятся огнеупорные кирпичи, а между ними разводится костер, который поддерживается до тех пор, пока угли полностью не покроют высоту кирпичей. Теперь нужно уложить решетку и на нее плотными рядами древесину. Наполняете емкость до верха, и ждете появления языков пламени. Теперь сверху накрываете тяжелым листом железа, оставив маленькую щель.

Если хотите ускорить процесс, то заранее проделайте внизу бочки маленькое отверстие и поддуваете туда понемногу воздух (пылесосом). Однако это не слишком важно. Ваша задача следить за изменением цвета дыма. Как только он становится сизым, щель сверху надо закрывать. После этого закрытая бочка спокойно стоит до полного остывания.

Изготовление небольшого количества древесного угля

Если вам не нужен древесный уголь мешками, но вы используете его при пересадке цветов, например, то можно обойтись без хитроумных способов. При условии, конечно, что у вас есть дача или домик в деревне с дровяной печью.

Вооружитесь печными (каминными) щипцами для углей и металлической емкостью с плотной крышкой. Теперь вытягивайте из печи прогоревшие, но неразвалившиеся угольки красного цвета и складывайте их в емкость. Плотно закройте крышкой и не трогайте до полного остывания. Вот и все, уголь для дренажа в цветочные вазоны у вас уже есть.

Сферы использования древесного угля

Древесный уголь применяют для фильтрации, в редких для нашей страны случаях — в металлургии, для производства активированного угля и плавки кристаллического кремния. Кроме того, применяется в аграрном хозяйстве и медицине. Но для этих целей древесный уголь производится в промышленных масштабах.

Для бытового использования применим как топливо для каминов и печей, поскольку дает равномерный жар без языков пламени. В этом случае предпочтительнее древесный уголь марки А из твердой древесины. Ну и, конечно, мангалы, и цветочные вазоны, для которых изготовить биотопливо в домашних условиях совсем просто.

Разжигать, лучше всего без применения химии. Это избавит от неприятного запаха в процессе горения. Скомкайте лист бумаги и сложите вокруг шалашиком тонкие щепки. По мере разгорания конструкции добавьте немного дров, а затем выложите горкой древесный уголь. После того как он разгорелся, распределите по дну мангала и дождитесь, пока пропадут язычки пламени. Угольки при этом покроются серым налетом. Все, можно готовить мясо.

В этой статье мы рассказали вам как делать биотопливо своими руками. Надеемся эта информация поможет вам изготовить их в домашних условиях.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

kotel.guru

Древесный уголь

Что мы знаем о древесном угле? То, что он стал обязательной составляющей рюкзака среднестатистического туриста, что это незаменимая вещь в походах и пикниках, при приготовлении пищи. На самом деле, история древесного угля уходит глубоко в прошлое. Области же его применения не ограничиваются заурядным мангалом, они многочисленны.

Упоминания о древесном угле встречаются еще в Древнем Египте времен 4000 – 2680 гг. до н.э.. Участки Аравийской пустыни и Синайского полуострова изначально были очень богаты лесами. Именно на этих территориях производство древесного угля было очень крупным, пока лесные запасы не истощились. По некоторым данным, еще пещерные люди знали древесный уголь и пользовались им – они жгли его в пещерах, чтобы не было дыма. Запасали его после больших пожарищ, а также делали самостоятельно. Для этого прогорающие угли посыпали золой. Что касается России, то здесь древесный уголь использовался тоже с давних времен. Все кузнецы пользовались в работе только древесным углем. Производили его на Руси двумя способами: ямным и кучным. В первом случае древесину жгли в ямах. Во втором, из древесины собирали большие стога, обмазывали их толстым слоем грязи и торфа. Причем, сверху оставляли небольшое отверстие, через которое выходил воздух. Эта конструкция горела и тлела около месяца, а остывала еще дней десять. Об экологии речи не шло, и все продукты горения выбрасывались непосредственно в атмосферу. Производить древесный уголь промышленным способом начали на Урале. Современные же производства, экологически чистые и высокоорганизованные, начали появляться в конце XX – начале XXI веков.

Основной частью древесного угля является углерод. Древесный уголь по своему составу схож с каменным углем, в котором углерод также является основным элементом. По сути, и древесный и каменный уголь имеют в основе древесину. Только в каменном угле древесина разлагалась многие века при ограниченном доступе кислорода, а древесный уголь — это обугленная древесина, которую частично сожгли при недостатке кислорода.

Химический состав древесного угля включает в себя:
Углерод 80..92% (средний показатель 85%)
Кислород 5..15%
Фосфор 0,016..0,037%
Водород 4..4,8%
Летучие вещества не более 20%
Зола не более 3%
Влага от 2..4% до 7..15%
Удельная теплота сгорания (калорийность) 7000..8100Ккал/кг

В процессе обугливания состав древесного угля покидает большая часть влаги, серы, фосфора и кислорода. При этом потери углерода и водорода минимальны. Также остается и зола, которая не удаляется при обугливании. Причем, чем выше температура выжигания, тем меньше углерода остается в составе. Так, например, при температуре 450°С уровень углерода равен 85 %, а водорода – 3 %. Содержание фосфора зависит от вида древесины: в березовом древесном угле его содержится 0,037 %, в еловом – 0,017 %, а в сосновом – 0,016 %.

При небольшом содержании кислорода, находясь при обычной температуре, древесный уголь обладает способностью присоединять кислород. Поэтому одно из его свойств – склонность к самовозгоранию. Влажность по окончании процесса обугливания равняется 2-4 %, но она существенно возрастает в процессе хранения – до 7-15 %. Теплотворная способность древесного угля, произведенного при температуре 400-500°С, составляет 7000-8100 Ккал/кг. Для сравнения, калорийность каменного угля – 7200-8600 Ккал/кг.

Физический состав и свойства древесного угля:
Плотность (кажущаяся плотность) 260-380 кг/м?
Истинная плотность 130-150 кг/м? (в среднем 143 кг/м?)
Удельная поверхность 160-400 м?/г
Вес Около 210 г – 1 л
От 100 до 195 кг – 1 м?
Отношение объема пор к объему куска (пористость) 72-80 %
Средняя удельная теплоемкость 0,69-1,21 кДж/(кг.К) при 24 и 560°С
Теплопроводность 0,058 Вт/(м.К)
Удельное электрическое сопротивление 0,8.108 — 0,5.10? Ом.см

Древесный уголь очень пористый. Причем, отношение объема пор к объему куска зависит от сорта древесины: так у березового угля оно равно 72 %, а у елового – 80 %. Также от сорта древесины зависит и вес угля: 1 м? насыпного сухого елового угля весит около 100 кг, такой же объем березового угля весит около 180 кг, а букового – уже около 195 кг.

Различают кажущуюся плотность древесного угля и истинную. Кажущаяся плотность – это вес угля в том виде, как он есть, со всеми порами. Она тоже зависит от сорта древесины: из плотных пород получается плотный уголь, а из мягких – мягкий. Так у елового древесного угля кажущаяся плотность – 260 кг/м?, осинового – 290 кг/м?, а березового – уже 380 кг/м?. Истинная же плотность возрастает с температурой обугливания. К примеру, при температуре 350°С плотность угля равняется 1500 кг/м?. Если же температура возрастает до 1500°С, то плотность увеличивается до 1869 кг/м?.

Качественный древесный уголь имеет черный блестящий цвет с синим отливом. На изломе видно, что он хорошо сохранил структуру дерева. А вся его поверхность покрыта трещинами. По этим трещинам можно определить время обугливания (чем больше их, тем быстрее оно проходило). При ударе куски угля издают достаточно звонкий звук. Сам уголь легко разжигается и дает много тепла.

Существует два вида древесного угля: черный и белый. Белый уголь обугливается при низкой температуре. Лишь под конец ее резко увеличивают до 1000°С. Раскаленные куски достают из пламени и засыпают смесью песка, пепла и земли, чтобы охладить. Именно эта смесь делает поверхность угля белой. Коры у белого угля нет, она выжигается в процессе обугливания. Тогда как у черного угля обычно кора сохраняется. Поверхность у белого угля ровная и твердая. В Японии создают белый уголь из каменного или железного дуба. Такой уголь очень твердый и горит долго, поэтому он считается самым лучшим.

Различают древесный уголь, изготовленный из древесины смешанных лиственных пород, и из древесины твердолиственных пород (данная древесина более предпочтительна). Также классифицируют по размеру кусков: 6-12 мм – мелкий и больше 25 мм – крупный. Разделяют уголь и по ГОСТу: А – высший сорт, Б – первый сорт.

Процесс производства древесного угля достаточно прост: его выжигают в закрытом пространстве без доступа воздуха. Такая операция называется пиролизом. При высокой температурной обработке из древесины получается: древесный уголь, а также жидкие и газообразные продукты (ацетон, метанол, уксусная кислота, смолы и пр.). Но, несмотря на всю простоту, процесс пиролиза должен строго регулироваться. В противном случае, количество полученного древесного угля окажется меньше, а сам уголь будет мелким и пахнуть смолами. Главное правило: во время производства к процессу не должно быть доступа воздуха. К слову, лучшим древесным углем считается тот, который выжгли при температуре, не превышающей 400-500°С.

Современные предприятия, на которых производится древесный уголь, оснащены специальными ретортными печами. Весь процесс проходит непосредственно в такой печи. Предваряет ее топка (1), далее идет камера, в которой происходит процесс пиролиза (2). Следующая часть – сушильная камера (3). По обеим сторонам печи располагаются реторты, слева с подготовленными дровами (4), а справа – с остывающим углем (5). Завершает установку вытяжная труба (6). Камеры пиролиза и просушки угля разделены, благодаря чему тепло используется с большей пользой. Причем, пламя образуется за счет горения летучих продуктов, а не за счет горения дров. Летучие продукты, которые выделяются при сгорании, переносятся обратно в топку и там сгорают.

По статистическим данным, в настоящее время в мире производится около 9 млн.т. древесного угля в год. Причем, большую часть из этого количества производит Бразилия – около 7,5 млн.т. Доля России в общей сумме производимого угля – 100 тыс.т. в год. Мы используем импортируемый древесный уголь из Китая, Украины и Белоруссии. А количество потребляемого угля на одного человека в год составляет всего 100 граммов. Лидером по потреблению древесного угля является Япония – около 60 кг на человека в год. В странах Европы этот показатель равен примерно 20 кг.

Применение древесного угля лежит во многих областях:

— металлургическая промышленность использует его в качестве восстановителя, то есть для отделения металла от руды, а также, чтобы защитить отливаемый металл от окисления. Ценное качество угля при этом – минимальный процент серы и фосфора в составе.

— цветная металлургия и производство ферросплавов используют его в качестве компонента шихты.

— радиоэлектронная промышленность применяет его для производства кристаллического кремния.

— промышленность использует его как реагент для выработки сероуглерода (из него, в свою очередь, производят искусственное волокно, целлофан и даже ядохимикаты).

— при производстве активированных углей древесный уголь играет главную роль.

— при производстве электродов древесный уголь является основой.

— в сельском хозяйстве его применяют как добавку в рацион домашнего скота и птиц, а также как удобрение для почвы.

— при производстве пищевого красителя.

— косметическая отрасль использует его при производстве средств по уходу за волосами, телом и лицом.

— при приготовлении пищи его используют в барбекю, шашлычницах, грилях.

— используется населением как экологичный вид топлива.

Поистине, области применения древесного угля очень разнообразны и обширны. Что же касается Японии, где древесный уголь потребляется повсеместно, то там его закладывают в фундамент зданий, добавляют в мыло, печенье и зубные щетки, и даже играют на нем, как на ксилофоне.

Подводя итог, можно сказать, что древесный уголь обладает очень ценными качествами, являясь одновременно и топливом, дающим большую теплоотдачу, и топливом, абсолютно не загрязняющим окружающую среду.

defro.pro

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о