Когда-то я использовал покупной древесный уголь, чтобы развести огонь и подготовить жар для мангала. Сегодня я использую свой метод производства угля, который кстати пригождается мне также и для эффективного, быстрого и равномерного розжига твердотопливного котла в период запуска системы отопления. В этом обзоре я решил осветить, что собой представляет данный вид топлива, каковы его особенности, виды и область применения, а также в чем заключается специфика технологии его производства и способа изготовления в быту.
Источник masterclub.online
Что такое древесный уголь
Об уникальных свойствах древесного угля было известно давно. О том что человечество стало использовать уголь древесный для своих нужд известно из археологических раскопок. Целые древние города и поселения использовали промысел по получению древесного угля как основную статью своего дохода. Собственно первые экологические катастрофы и были связаны с массовой вырубкой деревьев для получения этого продукта. Например, в Крыму, ради изготовления амфор для пшеницы караимами и генуэзцами были вырублены реликтовые леса. Из-за чего в некоторые районы Крыма до сих пор считаются малопригодными для жизни. Подобное положение стало началом разработок каменного угля в Англии и Франции.
Древесный уголь получают путем сжигания древесины различных пород. Особенностью процесса выступает то, что в результате высокотемпературного воздействия структура тканей древесины меняется – выжигаются химические элементы, а углерод остается. Химическая формула полученного продукта показывает, что в его составе в среднем содержится до 84% нелетучего углерода. Это топливо при сгорании, позволяет избежать выделение самого опасного для человека продукта горения – угарного газа. Из химии известно, что именно этот газ без цвета и запаха выделяется при сгорании летучих веществ без доступа кислорода.
Кроме того, свойства древесного угля позволяют применять его и в других важных для человека процессах – очистке воды и воздуха, в качестве медицинского препарата, даже художники нашли применение для этого материала.
Но все-таки состав материала, в котором углерод главный элемент наибольшее применение нашел в промышленности:
- металлургия — катализатор и восстановитель при производстве чугуна и стали;
- химическая промышленность — фильтры для опасных производств;
- энергетика — топливо, наполнители для фильтрационных установок.
Сегодня известна масса способов добычи этого продукта начиная от способа в котором древесный уголь выжигается в яме, и заканчивая высокотехнологичными способами получения брикетов. При этом в качестве сырья используется не цельные массивы деревьев ценных пород, а прессованные опилки деревьев.
Таким образом, получаемая ценность древесного угля заключается:
- В большом содержании нелетучего углерода и отсутствии в составе фосфора и серы;
- Высокой теплоотдачей при горении;
- Длительном периоде горения;
- Возможностью использования как возобновляемого ресурса;
- Практически в полном его сгорании без остатка.
Особенности
Как и прочие сорта угля, уголь древесный содержит большое количество углерода в составе. Этот вид угля отличается высокой воздухопоглощающей способностью, что обусловлено большим количеством пор в веществе.
После промышленного приготовления такого угля всего за час хранения в тёплом помещении его масса может увеличиться на 2% за счёт поглощённого кислорода.
При этом уголь в больших объёмах даже может загореться, поэтому на предприятиях его специально стабилизируют.
Почти все способы производства угля основаны на горении древесных материалов с ограниченным количеством поступающего воздуха.
Виды и сорта древесного топлива
Самая распространенная классификация этого вида топлива,разделяет его по типу материала происхождения. Такая классификация дает возможность подобрать продукт по степени его теплотворности. В зависимости от окраски топливо можно разделить на виды:
- Черный – изготавливается из мягких лиственных пород деревьев (ольха, тополь, осина);
- Белый – выжигается из твердых пород дерева(дуб, граб, береза);
- Красный –получается из хвойных пород деревьев по технологии мягкого углежжения.
Согласно государственному стандарту ГОСТ 7657-84 уголь древесный делится на три класса – А,Б, В. Высшим сортом ГОСТ определяет топливо марки А – в нем массовая доля нелетучего углерода составляет 90%- 78%. Для марки Б массовая доля составляет 88-77%, Марка В, должна иметь в своем составе от 77 до 67 % углерода.
ГОСТ 7657-84 Уголь древесный. Технические условия
1 файл 446.94 KB
Кроме этого на древесный уголь имеется и другие стандарты качества, например,удельный вес древесного угля, масса 1 дм3, массовая доля золы, и наличие в объеме определенных по размеру фракций. Правда, эти стандарты распространяются в основном на продукты промышленного производства. Производство древесного угля в домашних условиях обычно пользуется для оценки качества изучением цвета продукта и наличием в составе разных фракций – количества больших кусков, средних, малых и древесной пыли.
В яме
На некотором отдалении от любых построек для этого способа углежжения роют яму в почве. Для пары мешков угля достаточно будет ямы в полметра глубиной и 80 сантиметров диаметром.
Посмотрите еще здесь!
Самодельные фонарики своими руками: пошаговая инструкция как сделать красивый и эффективный фонарь (110 фото)Затирка — использование, отзывы, ведущие производители
- Замена крана под давлением — пошаговое описание как своими руками поменять под давлением водопроводный кран (80 фото + видео)
Дно ямы следует тщательно утоптать вручную либо специальным прибором. После утрамбовки на дне ямы разжигают костёр из хвороста, временами подбрасывая в него небольшие, но и не слишком маленькие дровишки.
Не стоит допускать попадание древесной коры в костёр, так как от её горения выделяется большое количество дыма, что негативно скажется на качестве итогового продукта.
После помещения новой порции содержимое ямы уплотняют, и повторяют операции до той поры, пока углубление не наполнится до краёв.
Прогоревшие дрова накрывают слоем травы и дёрна, и оставляют «настояться» на пару дней, после чего можно доставать готовый древесный уголь.
Свойства
Полезные свойства этого топлива определяются несколькими показателями. Прежде всего, они определяются температурой горения древесного угля. Так прессованное топливо активно используется при плавке чугуна и стали. Достигая высокой температуры горения во время плавления (свыше 1350 градусов), химический состав древесного угля выступает катализатором реакции в металле. В доменном производстве при выплавке чугуна сегодня доля использования топлива невелика, всего 7-8%, но при этом чугун получается самого высокого качества. Это достигается за счет свойств древесного угля – в нем не содержатся вещества, которые при нагреве образуют летучие газы, а при сгорании примеси веществ ухудшающие характеристики и структуру металла. Высокая плотность и удельный вес древесного угля, используемого в металлургии, позволяют сохранить однородность процесса плавки без применения дополнительных технологий.
Среди полезных свойств древесного угля выступает его высокая температура горения и длительное выделение тепла высокой температуры. Особенно ярко это демонстрируется при приготовлении блюд в мангале. После разжигания, топливо быстро достигает высокой температуры и поддерживает горение на протяжении нескольких часов.
Важным показателем для топлива выступает и такой показатель, как зольность. Согласно ГОСТ, высший класс древесного угля при сгорании имеет зольность от 2,5 до 3 %. Для бытовых нужд, обычно используется класс Б он подходит как для отопления так и для приготовления пищи. В отличие от высшего класса с более высокой температурой горения, использование углей класса Б, таит в себе меньше опасности, прежде всего из-за более низкой температуры горения – она примерно на 300 градусов ниже. Такая разница между температурой горения двух видов древесного угля связывается со структурой, размерами головней и типом приготовления топлива. Более высокая температура получается при сгорании углей из более плотных слоев древесины. К тому же хранение материала класса А, предусматривает возрастание до 20% наличия воды в объеме всей массы.
Важным показателем для древесного угля выступает однородность массы, так, в общей массе сорта А, фракции 25 и 12 мм должно быть не более 12% суммарно, в то же время головней в составе объема быть вообще не должно. При кустарном производстве древесного угля своими руками свойства определяются по цвету, размерам головней и количеству пыли. Считается, что чем крупнее фракция и насыщеннее его цвет, тем качество его выше. Во многом такой метод оправданный, поскольку косвенно указывает на химический состав топлива, и наличие в нем большого количества углерода. Более глубокий лабораторный химический анализ может показать наличие или отсутствие в его составе серы, фосфора, солей тяжелых металлов и отдельные соединения на основе смол. При лабораторном анализе проверяется и зольность материала. Для топлива высшего качества зольность составляет 2,5-3%, для среднего качества определяется 3,5-4%.
Плотность зависит от марки и типа древесины, из которого он сделан. Вес стандартного объема топлива в 1 куб. метр составляет:
- Из еловой древесины – 100-120 кг;
- Соснового – 130-140 кг;
- Березового – 175-185 кг;
- Букового – 187-195;
- Дубового – 200-215.
Сам по себе материал очень пористый, если брать отношение объема пор к общему объему вещества, то для березового угля она составит 72%, для елового 80%. Из-за этого удельная плотность древесного угля в зависимости от материала происхождения может быть:
- Елового – 0,26 гр/см3;
- Соснового – 0,29 гр/см3;
- Березового – 0,38 гр/см3;
Именно высокая пористость материала и требует при розжиге в мангале и барбекю особой осторожности. Прежде всего перед розжигом нужно обработать угли спиртосодержащей жидкостью, и дать немного времени для того, чтобы она впиталась и проникла как можно глубже в поры.
Еще один показатель топлива – теплоемкость зависит от температуры и влажности материала. Для сухого (с влажностью 7-15%) топлива средняя теплоемкость составляет 0,18 ккал/кг, для абсолютно сухого с влажностью 2-4% теплоемкость составляет 0,2 ккал/кг.
Теплотворная способность, то есть способность выделения тепла составляет при температуре 380-500 градусов около 7500-8170 ккал/кг.
Применение
Сегодня применение древесного угля в быту в основном сводится к трем основным сферам. Прежде всего, нужен уголь для мангала или барбекю, длительный период горения, отсутствие вредных составляющих дыма и равномерный жар позволяют использовать его как топливо.
Вторым важным моментом его использования является очистка воды и воздуха. Зачем нужен древесный уголь в фильтре кухонной вытяжки – все очень просто, он является отличным сорбентом, впитывающим в себя все продукты сгорания, пыль и копоть. Такие фильтры,устанавливаются в вытяжках циркуляционного типа.
Не менее интересное использование его в качестве фильтра для воды, он эффективен на стадии тонкой очистки, когда речь идет о химических реагентах и биологических загрязнителях.
Третий вид использования – это отопление и топливо для домашних мастерских. Высоко ценится топливо у тех, кто занимается гончарным и кузнечным ремеслом. Это просто незаменимый вид топлива для горна и печи для обжига.
Правда, при покупке, нужно обращать внимание на срок годности – чем дольше хранится материал, тем больше впитывает влаги и тем меньше его теплоотдача, при горении он может не выдавать нужной температуры.
Какое количество угля необходимо на зиму?
Чтобы не остаться без топлива в лютые морозы и не думать, куда деть уголь летом, необходимо оценить ряд параметров перед приобретением того или иного объема.
К ним относятся:
- площадь помещения, материал стен и толщина утеплителя;
- тип окон, дверей, степень их продуваемости;
- разновидность топлива, котла, схема закладки угля;
- перепады температур в регионе, продолжительность холодов.
Как показывает практика, для обогрева кирпичного дома необходимо на 35% больше топлива, чем при отоплении деревянного или строения из газобетонных блоков. Это связано с тем, что кирпич в силу своих характеристик забирает часть тепла. Ориентировочно для дома площадью 90 м.кв., простроенного из шлакобетона с толщиной стен 45 см, при печном отоплении потребуется от 2,5 до 3,5 тонн угля (2/3 объема – «семечко», остальное – антрацит «орех») в зависимости от меняющей температуры. Если же в таком строении нет дополнительного утепления, то количество закупаемого топлива уже будет не менее 6-7 тонн. Деревянный дом из бруса площадью 80 кв.м. при минимальной температуре зимой до -40 °C (около 1,5 месяцев и до -20°C в остальное время) придется отапливать 5 тоннами угля и 5 тоннами дров.
Технология процесса производства
Технология изготовления древесного угля с самого зарождения промысла не претерпела больших изменений. Основной технологией того как производят древесный уголь до сих пор остается выжигание в печи. Сегодня выжигательные печи изменили конструкцию, сделав процесс более технологичным. Но принцип того как делать древесный уголь остался прежним – сгорание древесного сырья без доступа кислорода, это главное условие. Технологический процесс состоит из нескольких циклов:
- Сушки сырья;
- Процесса пиролиза;
- Охлаждение.
В принципе, этот вариант схож с тем, как делают древесный уголь в домашних условиях. Разница состоит лишь в том, что изготовить древесный уголь в домашней установке можно используя подручные средства, а в промышленных установках каждая фаза строго контролируется. В итоге получается топливо, соответствующие описанию в государственных стандартах.
Затраты на производство
Для начала бизнеса по производству древесного угля необходимо около 1,5 миллиона рублей. Основная часть денежных средств необходима для закупки оборудования (650-900 тысяч рублей). Из оборудования отечественного производства рекомендуем печи ОД-30, ОД-60, данные установки используют для производства сырья высокого качества.
Необходимо также учесть следующие расходы:
- снятие помещения – до 400 тысяч рублей;
- закупка древесины – до 100 тысяч рублей;
- зарплаты, уплата налогов – 600 тысяч рублей;
- реклама, транспорт – 50 тысяч рублей;
- оплата коммунальных платежей – 50 тысяч рублей;
- оформление документов – до 10 тысяч рублей.
Как результат – для уверенного начала промышленного производства древесного угля необходимо 1,8 миллиона рублей.
Продажа 1 кг готовой продукции приносит прибыль в диапазоне от 18 до 35 рублей. Ежемесячная чистая прибыль составит около 80 тысяч рублей со 100 тонн сырья.
Активированный уголь является продуктом, представляющим ценность для различных сфер жизнедеятельности человека. Как экологически чистое топливо древесный уголь будет занимать все большую долю на мировом рынке, несмотря на распространенность газа и нефти. Сырье может быть реализовано если не для нужд внутреннего рынка, то для экспорта. Процесс производства древесного угля полезно узнать как минимум для удовлетворения собственных потребностей в сырье, хотя и промышленное его производство представляется перспективным и выгодным бизнесом.
Читайте далее:
Оборудование для производства арболита
Оборудование для производства керамзита
Изготовление фанеры ламинированной, бакелитовой, авиационной
Как открыть производство пеллет: оборудование и технологии
Производство наполнителя для кошачьих туалетов: обрудование, технология, сырье
Выбор сырья
Оптимально подбирать для выжигания деревья твердых пород. Иногда советуют подбирать строго деревья одной породы. В таком случае удастся получить горение при одной температуре, и в результате получается однородный продукт хорошего качества. Однако в процессе работы часто случается так, что в производстве используется сырье разных пород. Это не проблема просто при заполнении вертикальной печи сначала делается закладка из твердых пород, а потом из мягкой древесины.
Сушка древесины
Сушка проводится в камере обжига при температуре 140-160 градусов. Применение более высокой температуры приводит к растрескиванию головней и как результат получение углей мелкой фракции. Сушка проводится в атмосфере дымовых газов и по окончании ее должна получиться древесина с влажностью 4-5%.
Пиролиз
Вторым этапом изготовления древесного угля выступает пиролиз. Этот этап состоит из сухой перегонки, когда для удаления всей оставшейся влаги температура поднимается до 150-300 градусов. По достижении 300-301 градусов начинается процесс экзотермического пиролиза. Древесина начинает изменять цвет, внутренняя температура растет, и в течение некоторого времени она превышает температуру в камере. В этот момент не требуется подача дополнительно тепла, поскольку начинается процесс испарения летучих веществ. По достижении 400 градусов древесина меняет окончательно цвет и становится черной. Очищенная при пиролизе древесина содержит 65-70% углерода.
Прокалка
По истечении некоторого времени, когда реакция начинает сходить на нет, температура начинает падать и возрастает риск самовоспламенения. Для того чтобы не допустить этого при промышленном производстве применяется прокалка – поддержание нужной температуры путем внешнего нагрева. Для этого извне емкость с древесиной дополнительно нагревают, вследствие этого доля нелетучего углерода повышается до 85-90%. Также путем регулирования внешнего нагрева осуществляется снижение температуры до отметки, когда самовозгорание уже невозможно, после этого начинается процесс остывания.
Сфера использования
Древесина в условиях отсутствия кислорода нагревается до экстремального температурного режима. Результатом пиролиза становится уголь, который может использоваться на предприятиях или продаваться в торговой сети. Для бытовых целей приобретается расфасованный уголь. Он заменит дрова, когда необходимо растопить печь или приготовить блюдо на мангале.
Готовый продукт можно увидеть на фото древесного угля. К его достоинствам относят:
- минимум атмосферного загрязнения продуктами горения;
- отсутствие серных и фосфорных примесей;
- незначительное образование золы после сгорания;
- высокие параметры теплотворности;
- возобновляемость сырья.
Древесный уголь, благодаря своим преимуществам, может использоваться в различных сферах:
- при изготовлении фильтров;
- в технологии получения кремния кристаллического типа;
- в металлургической промышленности и сельском хозяйстве;
- для производств пищевых красителей и активированного угля;
- для изготовления краски, стекла и пластмассы;
- при растопке печей и каминов.
Оборудование для производства древесного угля
Изготавливать топливо в домашних условиях можно при помощи подручных средств и даже в земляной яме. Для промышленного производства используются выжигательные печи ретортного типа. Это могут быть как стационарные, так и мобильные установки. Основным элементом таких установок выступает емкость для выжигания. Пиролизная бочка это самый дорогой элемент установки. Сегодня для производителей предлагается несколько вариантов промышленных установок, в состав которых входит полный набор оборудования для работы.
Как сделать уголь в домашних условиях
Изготовление древесного угля в домашних условиях производится с применением подручных средств. Это наиболее простая технология, правда, не гарантирующая получение высококачественного древесного угля.
Перед тем, как сделать древесный уголь своими руками проводятся подготовительные работы, в число которых обязательно входят мероприятия по обеспечению пожарной безопасности. Для получения качественного древесного угля подбираются поленья одного вида древесины, они очищаются от коры и рубятся на примерно одинаковые головни.
Перед тем как начать делать древесный уголь своими руками определяется способ выжигания. Наиболее популярные способы получить древесный уголь в домашних условиях это выжигание дерева:
- в земляной яме;
- в бочке;
- в печи.
Первые два выполняются на улице, последний осуществляется в два этапа – первый в печке (оптимально, если бы печь была построена на открытом воздухе), а второй на улице.
В яме
Это самый дешевый способ получить древесный уголь в домашних условиях. Для этого в земле отрывается яма глубиной 0,8-1,0 м., диаметром 0,5-0,6 м. На дне делается закладка дров для разведения огня. После того как будет разведен огонь в яму делается закладка сырья. Дрова укладываются доверху. После того как огонь охватит весь объем ямы, и дрова понемногу начнут прогорать, яма закрывается металлическим листом, а сверху насыпается влажная земля, так, чтобы полностью перекрыть доступ кислорода.
Через 12-16 часов после закрытия ямы, осторожно открывается крышка. Примерно через 1-1,5 часа головни можно вынимать. При таком способе получения древесного угля в яме выход готового продукта составляет от 25 до 35% объема заложенных дров.
В бочке
Делать древесный уголь в домашних условиях можно и в бочке. Для этого берется металлическая бочка. Для большого объема потребуется большая 200 литровая бочка, для угля объемом 3-4 кг достаточно и 50 литровой. Для работы желательно выбирать бочку с толстыми стенками, с большой горловиной и по возможности с крышкой, закрываемой на замок. Чтобы получить древесный уголь в бочке технология особо не меняется, единственное, что рекомендуется поставить ее на кирпичи, чтобы после осуществить прогрев.
Бочка заполняется дровами, разжигается и после того как она разгорится, закрывается крышкой. Примерно через 12-18 часов для 200 литровой емкости рекомендуется разжечь огонь под бочкой и прогреть ее в течение 3-4 часов. После прогрева бочку можно оставить остывать.
Снимать крышку нужно осторожно, чтобы не вдохнуть угарный газ. Вынимать материал можно через 4-6 часов. При полной загрузке бочки можно получить до 40-50% объема готового топлива.
В печке
Изготовлять древесный уголь можно и в печке. Процесс состоит из двух этапов. Первый этап — это сжигание дров в печи. Это делается до того момента пока дрова полностью не прогорят. Дальше головни вынимаются из топки печи и перекладываются в ведро или керамическую емкость и закрываются крышкой. Выход при таком способе древесного угля небольшой, всего 2-2,5 кг.
Пошаговый бизнес-план: продажа угля
После того, как предприниматель выбрал вид производимого материала, технологию производства и сделал анализ рынка конкурентов, нужно приступать к пошаговому открытию своего производства.
Регистрация бизнеса
Бизнес на производстве угля лучше оформить как индивидуальное предпринимательство, выбрав при этом упрощенную систему налогообложения. Такой вариант позитивно сказывается на расходах – нужно оплатить только госпошлину в 800 рублей.
При выборе УСН доступны два варианта:
- 6% от суммы доходов.
- 15% от разницы между доходами и расходами.
Документы, необходимые для оформления ИП:
- Паспорт, его копия.
- ИНН.
- Заявление о регистрации предприятия.
- Квитанция об оплате госпошлины.
- Заявление о выбранной форме налогообложения.
Также нужно выбрать подходящий код ОКВЭД – 02.20 «изготовление древесного угля».
Время, требующееся на оформление, занимает 3 рабочих дня.
Выбор помещения
Участок, на котором будет производиться древесный уголь, нужно выбирать за чертой города. Идеальным будет обустройство цеха возле источников сырья, таким образом можно минимизировать расходы на транспортировку.
Площадь помещения должна быть не меньше 180-200 квадратных метров. Также нужно обустроить складское помещение и отдельную зону для сотрудников.
Если вам позволяет бюджет, то лучше будет выкупить земельный участок, чем брать его в аренду.
Покупка оборудования
Большая часть расходов уйдет на закупку всего необходимого оборудования. Для стабильного функционирования производства понадобятся:
- Гидравлическая машина для колки дров.
- Бензопила.
- Промышленные весы.
- Углевыжигательные печи.
- Электрогенераторы.
- Упаковочный блок.
Выбирая углевыжигательную печь, выбирайте машину, которая использует несколько съемных емкостей – это обеспечит беспрерывное производство.
Углевыжигательные печи разделяют на два типа:
- Стационарная.
- Мобильная.
Вес печей колеблется от 6 до 80 тонн.
Для начала производства будет достаточно приобрести одну ретортную печь, которая изготавливает 400-1000 килограмм продукции в день. По мере расширения производства и налаженных каналах сбыта, можно задуматься о расширении.
Закупка сырья, выбор поставщиков
Средний объем производства угля из различного сырья составляет 25-30%.
Расход древесины и конечный выход угля:
- 500 кг березы – 140 кг угля.
- 550 кг дуба, ясеня, клена – 160 кг.
- 400 кг сосны, осины, ели – 110 кг.
- 520 кг лиственницы – 150 кг.
- 420 кг ольхи – 120 кг.
- 380 кг тополя – 100 кг.
Расход сырья зависит не только от породы дерева, но и от используемого оборудования. Для однокамерных печей 7 кубических метров дерева равняется 1 тонне угля, а использование трехкамерной печи существенно сократит расход сырья.
При выборе поставщиков следует обратить внимание на стоимость древесных отходов, качество предлагаемого сырья. Лучше всего подписать договор на поставку с:
- Деревообрабатывающими комбинатами.
- Мебельной фабрикой.
- Пилорамой.
Очень важно найти поставщиков, которые будут бесперебойно обеспечивать предприятие необходимым сырьем
Маркировка продукции
При промышленном производстве нужно учитывать некоторые моменты. Перед фасовкой материал должен быть охлажден и расфасован (в зависимости от требований заказчика). В упаковочном листе или на самом пакете должна быть указана следующая информация:
- производитель;
- указано наименование продукта;
- информация о происхождении топлива;
- указан номер сертификата;
- вес нетто;
- должна быть информация о 4 классе пожарной опасности;
- указаны правила хранения и указания по применению.
