Древесный уголь - производство, технологии и применение

Древесный уголь – это высокоуглеродистый материал, который имеет микропористую структуру и является результатом пиролиза древесины в анаэробных условиях. С каждым годом объемы потребления постоянно увеличиваются. Уголь используется в основном как восстановитель в промышленности, как сорбент в медицине, для очистки воды и сахара и т. д. На западе этот материал используют для приготовления пищи на мангале или барбекю, и мы охотно перенимаем эти традиции.

Преимущества

По сравнению с каменным углем, преимущество использования древесного продукта определяется следующими особенностями:

Отсутствие серы и фосфора делают его экологически чистым продуктом.
Чистый углерод использовали еще наши предки для выплавки металла за счет минимального окислительного воздействия, сталь приобретала прочностные характеристики.
Пиролизом древесины можно восполнять запасы этого ресурса, значит, он пополняемый при рациональном применении.
Запасы каменного угля постепенно иссякнут.
В зависимости от породы древесины, после сгорания, уголь практически не образует сажи и золы.

Виды

Анализируя свойства различных высокоуглеродных видов топлива, пришли к выводу, что именно такое готовое топливо горит при очень высокой температуре и выделяет мало пара. Трудно переоценить пользу от этого продукта. В настоящее время выделяют такие виды древесного угля:

Черный уголь. Основным сырьем для его производства выступают мягкие породы древесины, например, ольха, липа или сосна.
Белый уголь. Для производства используют твердые породы древесины, например, ясень, дуб и другие. От качества исходного сырья зависит трещиноватость угля.
Бурый уголь. В данном случае выбирают только хвойные породы деревьев.

Покупая древесный уголь, часто обращают внимание на его марку. Марка «А» – продукт имеет наименьшую зольность при сгорании, т.е. уголь наивысшего сорта. Марка «Б» более известна в народе как первый сорт, зольность которого, порядка четырех процентов. Что же касается нелетучего углерода, то качественное топливо содержит около 90% этой фракции.

Производство

На протяжении долгих лет способы изготовления древесного угля постоянно совершенствовались. Кустарные методы предполагают традиционное углежжение, где основное внимание уделено получению угля, нивелируя ценность побочных продуктов. Сегодня же методом пиролизапредполагается получение не только угля, но и не менее ценных смол.

Приступая к производству древесного угля, необходимо соблюдать определенный алгоритм. Все начинается с проверки качества древесины. Следующий шаг – разделка древесины. Далее в процессе пиролиза происходит формирование топлива. После охлаждения и стабилизации наступает конденсация паров. Продукт получается энергетически ценным и упаковывается для дальнейшей реализации.

Обращаем ваше внимание на то, что ключевым процессом при промышленном производстве является пиролиз. Здесь используются специальные высокотехнологичные устройства – реторты. Они заточены на непрерывную работу всех механизмов. Первая камера устройства называется загрузочной, а вторая – камерой для сгорания. Сухую древесину помещают в первую камеру, где наблюдаем процессы разложения. Чем выше температуры поднимаются в печи, тем интенсивнее выделяются смолы, необходимо строго соблюдать технологию. Во второй камере сгорает выделившийся газ.

Обычного сжигания недостаточно, нагревание должно проводится постепенно, для запечатывания смолы на поверхности продукта. В погоне за производительностью рабочие могут ускорять процесс, что негативным образом отражается на качестве продукции, газов больше, а угля меньше. В конце пиролиза получаем продукт с высоким уровнем содержания углерода, не менее 75%.

Грамотное перерабатывая отходы древесины, можно получить максимум пользы. Если в условиях производства древесный полуфабрикат нагревают в камере с ограниченным притоком воздуха, то как это можно сделать самостоятельно. Первый способ заключается в том, что необходимо соорудить самодельную печь из металлической бочки, которая устанавливается на платформу, загружается древесиной и прикрывается крышкой. Разводят костер под дном бочки, а сквозь небольшую щель выходит газ. Несколько веков назад древесный уголь добывали пережиганием дров в яме. Утрамбовывают почву, выкладывают древесину, поддерживают огонь по дну ямы, плотным слоем укладывают дрова для углей, накрывают зеленой листвой, наблюдают за процессом до образования продукта. Кустарные методики малоэффективны и были вытеснены промышленными мощностями. Как ни странно, но именно Урал, считают родиной промышленного изготовления древесного угля.

Технология угольных брикетов

В своей работе каждый человек старается достичь максимально качественного результата, рационально используя трудозатраты. Это закономерное и вполне нормальное явление. Опыт показал, что какой бы современной не была технология угле сжигания, в конечном итоге уголь получался неоднородным. Большой процент некондиционной фракции требует решения проблемы.

Таким образом, пыль и мелкие куски было решено перерабатывать, прессуют в брикеты. Они имеют ряд преимуществ перед традиционным топливом: при оптимальном соотношении объема и веса, занимают меньше места, а горят дольше; отсутствие пыли и однородность по размерам фракции. В связи с популярностью брикетов, изготавливаются они промышленных объемах, хотя купить продукцию не всегда представляется возможным, ведь не все производители биотоплива владеют технологией брикетирования.

Сырьевые факторы

От исходных параметров сырья, зависит качество производимой продукции – это правило касается всех сфер жизни человека и отрасль производства древесного топлива не стала исключением.

Среди характеристик древесины, выделяют следующие параметры:

Влажность. Оптимальные показатели от 15% до 20%. Пиролизат становится жидким, страдает конденсационно-вентиляционная система цеха, расходуется больше топлива. Вследствиесжигания древесины с влажностью ниже, чем требуется, повышается риск схватывания реторты.
Уделяем внимание сорту древесины. От этого зависит весовой выход угля и выход летучих кислот. Как показывает практика, углевыжигательные заводы отдают предпочтение полуфабрикатам из древесины березы. Реже используется осиновое сырье.
Чем больше гнили в отходах древесины, тем ниже механическая прочность угля и повышается способность к самовозгоранию.
Качество угольных брикетовопределяется также размером кусков древесины и их однородностью. Чем больше измельчены дрова, тем более равномерным и плавным будет процесс обжига.

Полезная информация для потребителя

На рынке угольной продукции можно найти различные предложения, а выбор нужного продукта затрудняется незнанием его параметров и структуры.

Экструдированный древесный уголь. Здесь имеем дело с процессом прессования необработанной древесины в бревна, где нет связующих веществ. За счет тепла и давления уголь держит форму. При нарушении технологии наступает обугливание бревен.
Японский древесный уголь. В процессе изготовления биотоплива эффективно удалялась пирролиновая кислота. Благодаря этой технологии, уже готовый продукт при горении не выделяет ни запаха, ни дыма.
При изготовлении активированного угля, в специальных печах нагревают обычный уголь в присутствии газа. За счет такого механического и химического воздействия, в нем появляются поры, которые служат для улавливания токсических веществ при применении угля как медицинского сорбента. Их количеством определяется способность адсорбировать токсины.
Для барбекю и мангалов чаще всего из опилок изготавливается топливо, который образует при горении мало дыма, пепла и практически не имеет никакого запаха.

В нашей стране изготовитель должен контролировать качество выпускаемой продукции, ориентируясь на требования, которые регламентирует гост 7657-84.

Особого внимания заслуживают условия транспортировки и хранения. Мы поговорили о том, как нагревают обычный уголь, какие виды биотоплива выпускают, пришло время поговорить о хранении. Расфасовывается уголь в мешки от 1кг, 3кг до 10 кг.Как правило, использовать древесный уголь необходимо в течение 12 месяцев с даты его изготовления. Хранят его в закрытых бункерах или на складах.