Древесный уголь

Технология процесса производства

В древности люди для изготовления угольного топлива использовали технологию углежжения. Они располагали дрова в специальных ямах и засыпали их землей, оставляя отверстия небольшого размера. После индустриальной революции процедура углежжения древесного угля стала проводиться при помощи автоматизированного оборудования, способного контролировать реакции карбонизации веществ и нагревания материала до температуры горения.

В промышленных условиях данный материал производится в небольшом количестве. Перед тем, как производить древесный уголь, нужно правильно выбрать сырье, приобрести специализированное оборудование и определить технологию изготовления. В промышленности используют 3 основных метода производства древесного угля:

• сушка;
• пиролиз;
• прокалка.

Полученная продукция фасуется в мешки, брикетируется и маркируется. В ГОСТ 7657-84 описано, как делают древесный уголь на производстве. В нем приведено описание схем технологического процесса и указана точная информация о количестве температуры, требуемой для нагревания сырья.

Древесный уголь можно производить в домашних условиях, образуя кустарное производство. Чаще всего в качестве места для изготовления этого сырья выбирается приусадебный участок. Перед тем, как делать древесный уголь, нужно обустроить помещение в соответствии с правилами безопасности, выбрать технологию изготовления и оценить перспективы развития бизнес-проекта.

Выбор сырья

Согласно ГОСТ 24260-80 “Сырье для пиролиза и углежжения”, при создании древесного угля требуется древесина твердолиственных деревьев. К этой группе относятся береза, ясень, бук, клен, вяз и дуб. Также при изготовлении применяют хвойные породы деревьев: ель, сосна пихта, лиственница и кедр. В наименьшей степени применяются мягколиственная древесина: груша, яблоня, слива и тополь.

ГОСТ 24260-80 Сырье древесное для пиролиза и углежжения. Технические условия

1 файл 457.67 KB Сырье обязано обладать следующими размерами: толщина – до 18 см, длина – до 125 см. На древесине не должно присутствовать большое количество заболонной гнили (до 3% от общей площади заготовок). Ее наличие снижает твердость материала и повышает его зольность. Не допускается наличие большого количества воды. Это вещество приводит к появлению трещин на поверхности заготовок.

Сушка древесины

В процессе сушки сырье располагают в углевыжигательном блоке. На древесину оказывает воздействие дымовой газ. В результате термообработки температура заготовок повышается до 160 °С. Количество воды, содержащейся в древесине, оказывает влияние на длительность технологического процесса. В результате сушки получается материал с уровнем влажности 4-5%.

Пиролиз

Пиролиз – химическая реакция разложения, заключающаяся в нагреве вещества при недостатке кислорода.В время горения происходит сухая перегонка древесины. Заготовки нагреваются до 300 °С. При пиролизе из сырья удаляется H2O, что приводит к обугливанию материала. При дальнейшей термообработке древесина превращается в топливо, процентное содержание углерода составляет 75%.

Прокалка

После завершения пиролиза продукт подвергается прокалке. Эта процедура необходима для отделения смол и ненужных газов. Прокалка происходит при температуре 550 °С. После этого вещество охлаждается до 80 °С. Охлаждение необходимо для предотвращения самовозгорания продукта при контакте с кислородом.

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.

Изготавливаем уголь в костре

Быстро, дешево и без хлопот. Вопрос о том, как сделать древесный уголь в костре, не возникнет даже у школьника. Но не каждый допустит мысль, что можно так легко получить готовый продукт, не затрачивая усилий.

На изготовление уйдет около двух-трех часов:

• подготовьте древесину;
• разведите костер, соблюдая технику безопасности, подальше от построек и деревьев;
• для розжига не используйте специальные средства;
• дайте древесине время прогореть;
• прогоревшие до углей головни извлекайте из костра кочергой или щипцами, помещайте в железное ведро и накройте крышкой;
• после остывания пересыпьте уголь в мешок.

Виды древесного угля

Такое твердое топливо разделяется на несколько видов. Это зависит от того, какой сорт древесины выбран для изготовления продукции, сколько нелетучего углерода в ней содержится. Отличается уголь по типу упаковки: это может быть кусковой древесный уголь в мешках или угольные брикеты. Для розничных покупателей продукт весом 3-10 кг упаковывают в бумагу, а для предприятий фасуют уголь весом по 25-50 кг в мешки из полипропилена.

Черный древесный уголь

На производство этого вида угля идет мягкая древесина: осина, черемуха, липа, крушина, тополь. Уголь черного цвета считается самым высшим сортом. Содержание нелетучего углерода в нем может достигать 90%, а золы – около 25%. Такое топливо легко разгорается, а горит без сильного пламени, дыма и запаха. При горении выделяется большое количество тепла.

Красный древесный уголь

При изготовлении красного угля используют древесину хвойных пород: лиственницы, ели, сосны. Уголь красного цвета получают путем углежжения при низких (по сравнению с прочими видами топлива) температурах. Такое топливо больше популярно в европейских странах, где его сжигают в каминах для отопления жилищ, и приготовления блюд на гриле.

Белый древесный уголь

Для получения такой разновидности древесного угля используется твердое дерево. Уголь из древесины дуба, ясеня, березы носит название белого топлива. Получают его в результате обжига сырья сначала при невысокой температуре, а под конец процесса ее поднимают до +1000°С. Раскаленный уголь извлекают из печи и гасят, покрывая смесью земли, песка и пепла. Благодаря этому его поверхность становится слегка беловатой, что и объясняет название. Особой популярностью белое топливо пользуется в Японии.

Применение древесного угля

В прежние времена китайцы называли древесный уголь «черным бриллиантом» за его способность очищать организм и даже лечить многие болезни. В наши дни такой уголь активно используют в производстве многих косметических средств, ухаживающих за проблемной кожей: масок, скрабов, мыла, шампуней. Прессованный древесный уголь используют в заведениях общественного питания в качестве полноценного топлива для приготовления рыбы или мяса.

Древесный уголь для мангала

Чтобы приготовить мясные и рыбные блюда на мангале используют древесный уголь из твердых пород деревьев. Считается, что самым вкусным получается шашлык на березовом топливе. Древесный уголь для шашлыка не дает сильного открытого огня, а только необходимый жар, поэтому продукты не подгорают, а равномерно прожариваются с образованием аппетитной румяной корочки.

https://youtube.com/watch?v=nsRuW76QBis%250D

Древесный уголь для растений

В комнатном цветоводстве этот полезный для растений элемент используют во многих случаях:

1. Дренаж. Кусочки осинового или березового угля измельчают до 1-го см в диаметре и укладывают на дно горшков с растениями.
2. Почвосмесь. Уголь из древесины добавляют в грунт (3-8%) для улучшения его структуры, рыхлости и водопроницаемости. Поглощая излишек влаги, древесный уголь для цветов отдает ее при недостатке.
3. Антисептик. При пересадке цветов используют мелкий порошок из древесного угля, которым присыпают срезы луковиц и корневищ. Это помогает предотвратить их загнивание.
4. Адсорбент. Помещенный в цветочный горшок, древесный уголь поглощает из почвы вредные вещества. Растения, которые способны впитывать токсические летучие вещества, делают это эффективнее, если в емкость к ним добавить угольные кусочки.

https://youtube.com/watch?v=3pRQS3GMaBE%250D

Древесный уголь для кальяна

Нередко новички интересуются, можно ли древесный уголь использовать для кальяна. Такое топливо, изготовленное из натурального сырья, придает смеси особенно приятный аромат. Для кальяна самыми подходящими будут угли, полученные из такой экзотической древесины:

1. Оливковый – из измельченных оливковых косточек.
2. Ореховый – из раздробленной скорлупы орехов.
3. Лимонный – из древесины лимонного дерева.
4. Виноградный – из лозы винограда.

https://youtube.com/watch?v=OKvHS-JtZM8%250D

Очистка самогона древесным углем

Для дополнительной очистки самодельного алкогольного напитка нередко используют, помимо активированного, еще и древесный уголь. Такая очистка самогона древесным углем для мангала возможна только тогда, когда используется исключительно натуральное березовое сырье, не содержащее никаких химических добавок. Перед применением кусочки измельчаются до размеров 2-3 мм (не больше). Это усилит адсорбцию.

После этого древесный измельченный уголь заливают водой и кипятят в течение часа, а потом отправляют в горячую духовку еще на час-полтора. Остывший уголь можно применять для очистки самогона одним из двух способов:

1. Настаивание. Уголь помещают в емкость с самогоном и оставляют на 20 мин. После этого жидкость надо процедить.
2. Фильтрация. Берем воронку, отверстие в ней закрываем ватой, на которую насыпаем слой древесного угля. Процеживаем 2-3 раза спирт, не меняя при этом уголь.

https://youtube.com/watch?v=qbR7BXV0Azc%250D

Сфера применения

Древесный уголь используется в промышленности в следующих целях:

• для применения в составе фильтров;
• для плавки кристаллического кремния;
• для использования в металлургии (насыщение стали углеродом, получение чистых сплавов);
• для производства стекла, некоторых видов пластмасс, красок;
• для изготовления натурального красителя для пищевой промышленности;
• для изготовления активированного угля;
• для использования в сельском хозяйстве;
• для применения в качестве удобного бытового топлива для печей, каминов, мангалов.

При сжигании в печах и каминах данный вид топлива сгорает практически без языков пламени, обеспечивая ровный и интенсивный жар. Наиболее высоко ценится продукт марки А, который изготавливается из твердых пород древесины.

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.

Виды оборудование для изготовления угля

Производство древесного угля как бизнес — является привлекательной идеей. Стартовый капитал не требует значительных затрат, а высокий спрос позволяет быстро найти своего потребителя. Для размещения оборудования достаточно 200 кв. м открытого земельного участка. Обслуживание одной печи требует присутствия бригады из 2-4 человек.

Оборудование по производству древесного угля можно разделить на три группы: стационарное, передвижное, вспомогательное.

Углевыжигательная печь (пиролизная бочка) — основное оборудование процесса производства древесного угля. Именно в данной печи происходит пиролиз древесины. На сегодняшний день печи имеют разную конфигурацию и работают разными методами. Углевыжигательные печи могут быт как стационарными, так и передвижными. Но выходной продукт всегда имеет одинаковые свойства и качество.

Углевыжигательная печь кроме производства несет нагрузку утилизации, принося двойную выгоду. Поэтому передвижные печи удобно использовать на лесозаготовительных работах для безотходного производства, а также на строительных площадках.

Стационарные печи используют для непрерывного основного производства древесного угля, когда нет необходимости менять место расположения. Стационарные углевыжигательные печи от передвижных отличаются внушительными размерами, большим набором выполняемых задач и высокой производительностью. В стационарных печах возможно использование различных видов топлива. А в передвижных — только отходы производства древесины.

Основным видом углевыжигательного оборудования является печь, в которой древесина не соприкасается с газами топочного вида процесса пиролиза. В такой печи древесина находится в отдельной камере с отверстиями, через которые происходит нагрев.

Другой вид углевыжигательной печи оборудован вертикальными ретортами, благодаря которым пиролиз на всех стадиях происходит более качественно. Недостатком такой печи является более высокий уровень выброса отработанных газов в атмосферу. Поэтому такую углевыжигательную печь необходимо дополнительно оборудовать очистными фильтрами.

Углевыжигательная печь для производства древесного угля изготавливается из кирпича или металла. Металл, в свою очередь, изолируется термостойким материалом для предотвращения теплоотдачи. Камеры и реторты изготавливаются из жаростойких металлов.

Печь включает в себя:

• топочный блок: предназначен для сушки сырья;
• углевыжигательный блок: служит для основного процесса пиролиза;
• основание: предназначено для крепления топочного и углевыжигательного блоков;
• пандус: служит для выгрузки емкости с готовым продуктом.

Дровокол (колун) – вспомогательное оборудование, которое используется для заготовки дров. Дровоколы бывают горизонтальные и вертикальные. В горизонтальных колунах бревно укладывает в желоб и толкается на нож, либо нож движется к бревну. В вертикальных дровоколах бревно размещается стационарно и на него опускается нож. Такой вид колунов имеет более высокий КПД, так как бревно избегает трения.

Автоматическая линия фасовки древесного угля – вспомогательное оборудование, предназначенное для автоматизации и окончания процесса производства древесного угля. Конструкция состоит из приемного бункера с сеткой против попадания головней, вибролотка, ковшового транспортера и накопительного бункера с датчиком объема. Древесный уголь, поочередно проходя по узлам линии фасовки, приобретает товарный вид.

Дозатор весовой – автоматически распределяет заданную массу крупнокусковых углей в мешки. Это позволяет производить фасовку древесного угля в виде конечного продукта.

Сепаратор – распределяет угольную продукцию по заданным размерам для различных нужд и ценовых категорий.

Оборудование, предназначенное для производства древесного угля, не содержит вентиляторов и нагнетателей газа, благодаря чему происходит экономия электроэнергии. Себестоимость производства угля снижается, повышая прибыть производителя.

Качественно изготовленный древесный уголь сохраняет структуру рисунка дерева, особенно заметны годовые кольца на торце бруска. При постукивании древесный уголь звонко звучит, имеет блестящий черный цвет и малое количество трещин. На качество и количество производимого угля влияет влажность сырья. Из всех марок березовый или дубовый древесный уголь считаются самыми лучшими, так как отличаются продолжительным и ровным жаром при горении.

Отсутствие вредных отходов при производстве и горении позволяет древесному углю оставаться одним из важных топливных продуктов.

Древесный уголь KAMADO

Япония впереди планеты всей. И в производстве топлива для грилей японцы показали себя с хорошей стороны. Идея состояла в производстве идеального угля из “искусственного дерева”, по плотности превосходившего все известные нам сорта деревьев. Из опилок под воздействием высокого давления и температуры получают плотные брикеты, без дополнительных связующих. Полученный уголь отличается высоким качеством, самой высокой температурой и продолжительностью горения (до 6 часов). Недостаток такого угля заключается в трудности в розжиге. Используйте для этих целей кружку-стартер .

Подведем итог. Для приготовления мяса на гриле идеально подходит плотный уголь. Поэтому опытные гриллеры отдает предпочтение спрессованным угольным брикетам, которые поддерживаю стабильно высокую температуру

Главное правило: обращайте внимание на состав угля, он должен быть природным, без содержания спиртов, керосина и клея. В качестве связующего вещества может выступать натуральный крахмал, как в угле марки Weber, либо вовсе без уплотнителя, как в угле Kamado

Правила хранения угля

Срок хранения угля зависит от марки, месторождения и условий окружающей среды. Больше всего шансов сохранить все свойства топлива при хранении антрацитов и полуантрацитов. При размерах от 70 см и до 100 мм этот уголь хранится без потери качества до 36 месяцев, а при размерах от 100 мм – около года. Если вы заказываете уголь с доставкой, то планируйте объемы, которые вы используете во избежание потери качества.

Лучше всего размещать уголь в крытом помещении (сарай, сухой подвал), куда не проникают лучи солнца. Окисление угля начинается при температуре от 20-25 °C. При 40 °C начинается выветривание, которое можно заметить по уменьшению размера кусков. Также необходимо периодически проверять состояние угля, поскольку, например, бурые и каменные пористые способны самовозгораться. Температура возгорания для бурых составляет – 40-60 °C, жирных – 60-70 °C, тощих и антрацитов – от 70 °C.

Поливать сваленное в кучу топливо не рекомендуется, так как при намокании оно лучше пропускает кислород и быстрее окисляется. В целях недопущения возгорания лучше всего закрыть уголь брезентом.

Отличительные свойства древесного угля

Если сравнивать древесный уголь, например, с торфом или дровами, то он имеет неоспоримые преимущества:

• лучшая теплоотдача;
• отсутствие коптящего дыма и вредных выбросов в воздух;
• низкая стоимость;
• малое количество золы после полного прогорания топлива;
• отсутствие посторонних примесей (серы, фосфора и др.);
• способность долгое время сохранять высокую температуру.

Как выглядит древесный уголь

Древесный уголь получают методом сжигания, а сырьем для него выступает непосредственно древесина. Ее в безвоздушной среде нагревают до высоких температур. Готовый продукт расфасовывается и поставляется на продажу в магазины, на рынки, оптовые базы и т.д.

Благодаря большому количеству положительных качеств, древесный уголь все больше вытесняет другие виды топлива. Для его производства в большом количестве используются специальные выжигательные печи, в которых без доступа кислорода происходит сжигание древесины при высокой температуре. Отсутствие воздуха позволяет сохранить целостность древесных волокон.

2 Из чего состоит уголь? Какова химическая формула угля

Уголь — это один из самых древних видов топлива, известных человеку. И даже сегодня он занимает лидирующие позиции по объему использования. Причиной тому служит его распространенность, легкость добычи, переработки и использования. Но что он собой представляет? Какова химическая формула угля?

На самом деле данный вопрос не совсем корректен. Уголь — это не вещество, это смесь различных веществ. Их целое множество, поэтому полностью определить состав угля невозможно. Поэтому под химической формулой угля в этой статье мы будем подразумевать скорее его элементный состав и некоторые другие особенности.

Но что мы можем узнать о состоянии этого вещества? Уголь образуется из останков растений в течение многих лет вследствие воздействия большой температуры и давления. А так как растения имеют органическую природу, то и в составе угля будут преобладать органические вещества.

В зависимости от возраста и иных условий происхождения угля его делят на несколько видов. Каждый вид отличается элементарным составом, наличием примесей и другими немаловажными характеристиками.

2.1 Бурый уголь

Является самым молодым видом угля. В нем даже наблюдается растительная древесная структура. Образуется напрямую из торфа на глубине порядка 1 километра.

Этот вид угля содержит достаточно большое количество влаги: от 20 до 40%. При попадании на воздух она испаряется, а уголь рассыпается в порошок. Далее речь пойдет о химическом составе именно этого сухого остатка. Количество неорганических примесей в буром угле также велико и составляет 20-45%. В качестве этих примесей выступают диоксид кремния, оксиды алюминия, кальция и железа. Также в нем могут содержаться оксиды щелочных металлов.

Много в этом угле и летучих органических и неорганических веществ. Они могут составлять до половины массы этого вида угля. Элементарный состав за вычетом неорганических и летучих веществ следующий:

• Углерод 50-75%.
• Кислород 26-37%.
• Водород 3-5%.
• Азот 0-2%.
• Сера 0,5-3%.

2.2 Каменный уголь

По времени образования этот вид угля идет следующим после бурого. Он имеет черный или серо-черный цвет, а также смоляной, иногда металлический блеск.

Влажность каменного угля значительно меньше бурого: всего 1-12%. Содержание летучих веществ в каменном угле очень колеблется в зависимости от места добычи. Оно может быть минимальным (от 2%), но может и достигать значений, аналогичных бурому углю (до 48%). Элементарный состав следующий:

• Углерод 75-92%.
• Водород 2,5-5,7%.
• Кислород 1,5-15%.
• Азот до 2,7%.
• Сера 0-4%.

Отсюда можно сделать вывод, что химическая формула угля каменного состоит из большего числа углерода, чем у бурого. Это делает данный вид угля более качественным топливом.

2.3 Антрацит

Антрацит — это самая древняя форма ископаемого угля. Ему присущ темно-черный цвет, и он имеет характерный металлический блеск. Это самый лучший уголь по количеству тепла, которое он выделяет при горении.

Количество влаги и летучих веществ в нем очень мало. Около 5-7% на каждый показатель. А элементарный состав характеризуется крайне высоким содержанием углерода:

• Углерод более 90%.
• Водород 1-3%.
• Кислород 1-1,5%.
• Азот 1-1,5%.
• Сера до 0,8%.

Больше угля содержится лишь в графите, который является дальнейшей стадией углефикации антрацита.

2.4 Активированный уголь

Активированный уголь — это тип угля с высокой удельной поверхностью пор, из-за чего он обладает даже большей адсорбционной способностью, чем древесный. В качестве сырья для его получения используются древесный и каменный угли, а также скорлупа кокосовых орехов. Исходный материал подвергают процессу активации. Суть его состоит в том, чтобы вскрыть закупоренные поры действием высокой температуры, растворами электролитов или водяным паром.

В ходе процесса активации меняется лишь структура вещества, поэтому химическая формула активированного угля идентична составу сырья, из которого тот был изготовлен. Влажность активированного угля зависит от удельной поверхности пор и обычно составляет менее 12%.

Полезные советы

Покупать уголь для мангала в торговых сетях со сниженными ценами категорически не рекомендуется. Под видом березового топлива там часто продают продукцию, изготовленную из осины или древесины хвойных деревьев, которые не подходят для приготовления шашлыков. Они содержат смолы, способные испортить вкус продукта. Отличить их можно по цвету – березовые угли имеют небольшой блеск!

• Жарить шашлыки на каменном угле нельзя – в его состав входят токсичные вещества. Употреблять такой продукт в пищу не только невкусно, но и опасно – токсины, которые проникают в мясо, способны нанести вред здоровью.
• Использовать топливо из каменного угля для приготовления пищи не стоит даже в том случае, если на упаковке написано, что оно прошло необходимую обработку.

• Перед покупкой угля необходимо прочитать информацию производителя. Лучше всего приобретать товар, на котором указана порода дерева и надпись «калиброванный – она означает, что куски будут одинаковыми и ровными, благодаря чему будут поддерживать равномерную температуру.
• Упаковки, маркированные словами «древесный уголь» – не слишком хороший вариант для шашлыков. Часто в них содержится топливо, изготовленное из осины или хвойных пород деревьев. Даже если удастся купить продукцию из березы, вместе с кусочками дерева в нем будут присутствовать веточки и другой мусор.

Какой уголь предпочитаете Вы?

БерезовыеДубовые