Назовите современные способы получения угля из древесины. Разновидности и применение древесного угля

Древесный уголь – это продукт, получаемый в результате термического разложения древесины без доступа воздуха. Исходное сырье не горит, а подвергается газификации под действием жара, благодаря этому сохраняется его структура, а конечная продукция содержит большое число капилляров и пор. Это качество является причиной широкого применения древесного угля в различных сферах деятельности человека (он является прекрасным адсорбентом). Его используют в пищевой индустрии, металлургии, медицине, сельском хозяйстве и других секторах. Кроме этого, он является биологически чистым и неопасным для окружающей среды видом топлива. А производство древесного угля может приносить хороший доход.

Описание продукции

Древесный уголь – это уникальный высокоуглеродистый материал, получаемый при сухой перегонке (обугливании) древесины. Сырьем для его производства могут служить как хвойные, так и лиственные породы дерева. Вид перерабатываемой древесины определяет вид конечного продукта. Принято выделять три вида такого угля:

черный – получают из мягкой древесины (осина, липа, ольха);
красный – продукт перегонки твердой древесины (дуба, березы и т. д.);
белый – производят из хвойного дерева (из ели, сосны и т. д.).

Лучшими исходниками для получения угля считаются дрова. Из них получается продукт высокого качества. Однако допускается в роли сырья использовать отходы деревообрабатывающей и лесной промышленности (ветви, сучья, пни), а также отходы мебельного производства (обрезки досок и планок) и даже древесный лом (поврежденные и непригодные к эксплуатации поддоны, ящики и т. п.). Полезно узнать, почему набирает все большую популярность у представителей малого бизнеса.

Важно! Требования к сырью определены ГОСТ 24260-80. Древесный уголь должен быть изготовлен с учетом требований ГОСТ 7657-84. В соответствии с этим стандартом определяется сортность и принадлежность угля к одной из марок: А, Б или В.

Древесный уголь пользуется большим спросом в роли топлива. Он ценится за высокую теплоотдачу, невозможность самовозгорания, неимение вредных веществ. Такой продукт в ходе горения не выделяет дыма и открытого пламени. Поэтому его часто используют для гриля, барбекю, открытых костров, печей, каминов.

С помощью этого материала обеззараживают промстоки и воздушные выбросы заводов, предприятий. Его используют в роли восстановителя в цветной и черной металлургии. А также древесный уголь нашел свое применение в животноводстве и растениеводстве: его добавляют в кормовую базу для птиц и скота, им удобряют верхний слой земли. Он отлично справляется с удалением неприятных запахов и подходит для регенерации воды и воздуха в замкнутом помещении.

Помимо этого, во время распада древесины образуются побочные продукты – смолы, которые в дальнейшем можно использовать для изготовления уксусной кислоты, скипидара, метилового спирта и т. д.

Все это говорит о том, что производство древесного угля как бизнес – очень перспективное направление. Далее будет сказано о том, что потребуется предпринимателю, чтобы его освоить.

Команда сайта Мир Бизнеса рекомендует всем читателям пройти Курс Ленивого Инвестора, на котором вы узнаете как навести порядок в личных финансах и научиться получать пассивный доход. Никаких заманух, только качественная информация от практикующего инвестора (от недвижимости до криптовалюты). Первая неделя обучения бесплатная! Регистрация на бесплатную неделю обучения

Технология и оборудование

В основе производства лежит процесс термического пиролиза – разложения органических соединений при ограничении или отсутствии кислорода. Установки, используемые для обеспечения этого процесса до недавних пор, наносили существенный вред окружающей среде, выбрасывая в атмосферу образуемые газы.

Современные же технологии основаны на применении углевыжигательных печей ретортного типа для производства древесного угля. Такие печи решают проблему загрязнения, более того, они позволяют использовать образуемые в процессе пиролиза газы для поддержания необходимой температуры, чем снижают затраты предпринимателя на энергоносители и обеспечивают непрерывный цикл производства.

Сырье загружается в съемные реторты (закрытые емкости), которые помещаются сверху на топочную камеру. В этих емкостях древесина разлагается под воздействием нагрева (температура составляет 400–500 °С). Параллельно в печи происходят сушка сырья в верхней части, нагрев древесины – в следующей реторте, разложение древесины и прокаливание угля – в средней части и остывание готового продукта – в нижней части.

Парогазовая смесь, образуемая при этом, выводится через специальные патрубки, после чего в устройстве для конденсации газ отделяется от жидкости.

Оборудование для производства древесного угля может быть как стационарным, так и мобильным.

Если позволяет бюджет, можно сразу купить дорогую и высокопроизводительную установку. Например, можно приобрести фронтальную двухретортную российскую печь ПФ2РГ-60 «Стандарт »производительностью до 120 тонн готовой продукции в месяц. Ее цена составляет примерно 2,5 млн рублей.

Такая установка также позволит эффективно использовать излишки тепла и энергию пиролизных газов. Для ее обслуживания необходим всего один сотрудник и погрузчик для переноски реторт грузоподъемностью от 5 тонн. В качестве сырья можно использовать любые кусковые отходы.

Проще и дешевле – приобрести установку небольшого объема, состоящую из камеры со встроенным котлом и оборудованную дожигом пиролизных газов, например, углевыжигательную печь «Заря». Она имеет простую конструкцию, не требует электричества, подходит для установки на территории лесозаготовки.

За один цикл на такой установке можно получить до 5 тонн качественного угля (количество циклов за месяц – от 7 до 16). Ее стоимость варьируется от 480 тыс. до 1 180 тыс. рублей в зависимости от модификации. Мобильные пиролизные установки малого объема, производящие до 8 тонн продукции в месяц, стоят от 100 тыс. до 360 тыс. рублей.

Самый дешевый и простой вариант производства древесного угля, который можно опробовать даже в домашних условиях, – использование для этой цели обычной металлической двухсотлитровой бочки. Описание способа и схема, по которой можно самостоятельно сконструировать печь, в следующем видео:

Конечно, больших денег такой способ не принесет. Он скорее подходит для тех предпринимателей, которые содержат собственные кафе и шашлычные и нуждаются в регулярных поставках древесного угля для приготовления пищи (см. ). Тем же, кто планирует выпускать уголь на реализацию, стоит рассматривать более производительные варианты, о которых рассказывалось выше.

Кроме основного оборудования, понадобится устройство для колки дров, ручной инструмент (топоры, ножовки), бензопила, весы и фасовочная машина. По самым скромным подсчетам, на запуск мини-производства потребуется около 800 тыс. рублей.

План открытия бизнеса

Прежде чем приступать к реализации идеи, необходимо подготовить проект. Начать целесообразно с изучения рынка. Нужно очертить круг потенциальных клиентов, определить существующий уровень предложения, проанализировать свои возможности.

Важным шагом в организации такого бизнеса является поиск поставщиков сырья. В идеале – если производство будет располагаться неподалеку от предприятий лесозаготовительной или лесоперерабатывающей промышленности. Чем дальше от источников сырья, тем выше транспортные издержки и себестоимость готовой продукции.

В бизнес-план производства древесного угля нужно включить расчеты капитальных и текущих затрат, а также прогноз доходов и прибыли. К единовременным стартовым расходам относятся затраты на подготовку территории, приобретение, доставку и запуск оборудования, оформление документов, проведение рекламных мероприятий и т. п.

Важно! Оформить такой бизнес можно в качестве . Код вида основной предпринимательской деятельности по ОКВЭД, который необходимо указывать при регистрации бизнеса по производству древесного угля – 20.14 «Производство прочих основных органических химических веществ ».

На небольшом производстве (до 15 тонн в месяц) себестоимость тонны древесного угля составляет приблизительно 20 тыс. рублей. Средняя цена на готовую продукцию – 25 тыс. рублей за тонну. Таким образом, выпуская в месяц 15 тонн древесного угля, можно получать около 75 тыс. рублей чистой прибыли.

Полезно прочитать про . Юридические аспекты, выбор помещения, покупка оборудования и поиск персонала.

Древесный уголь, по своей сути, — уникальный материал. Он известен с древних времен, но по достоинству его сумели оценить только в прошлом веке. У древесного угля есть масса преимуществ. Он не загрязняет окружающую среду, в его составе нет никаких вредных составляющих — это экологически чистый продукт. Как получать продукты из древесины методом воздействия на них высоких температур, знали еще в глубокой древности. Известны несколько разновидностей древесного угля. Все зависит от технологии изготовления и сырья, из которого он произведен. Потребность в этом виде топлива постоянно растет, поэтому многие предприниматели обращают свое внимание на этот вид бизнеса.

Древесный уголь и его польза

Производству древесного угля в современном мире уделяется огромное внимание. Установки для производства постоянно модернизируются и совершенствуются, что позволяет добиться получения еще более качественного конечного продукта. Если технология производства древесного угля будет разработана по всем правилам, то ее можно считать экологически чистой и эффективной в энергетическом плане.

Родиной производства древесного угля в промышленных масштабах в нашей стране считается Урал. На африканском континенте многие народности до сих пор пользуются этим углем для приготовления пищи. Заготавливают его по специальному методу.

Сегодня используют два вида углежжения: ямное и кучное. Их применяют в том случае, если необходимость в угле разовая. Ни один из этих способов не требует дополнительных затрат. Под рукой необходимо иметь дрова, воду и дерн. Самое лучшее сырье для углежжения – это твердолиственные породы деревьев. Из них получается наиболее качественный продукт.

В последнее время все чаще стали использовать осину и отходы хвойных пород. В этом случае, для того чтобы получился высококачественный уголь, необходимо придерживаться специальной технологии производства.

Выход конечного продукта будет зависеть от того, какую древесину вы используете. В масштабах промышленного производства выход угля бывает часто намного меньше, чем было запланировано изначально. Самая распространенная причина – попадание кислорода в печь и, как следствие, полное выгорание исходного материала.

Известно три вида древесного угля :

черный – его производят из мягких пород древесины (это может быть: осина, ива, липа, ольха и тополь);
белый – его получают из твердых пород, коими являются дуб, береза, граб, акация, ясень и так далее;
красный – для его производства используются только хвойные породы. Древесный уголь получается при помощи мягкого углежжения, температурный режим при этом должен быть невысоким.

Польза от этого продукта очень большая. Его использование можно даже назвать универсальным. Этот альтернативный вид топлива является экологически чистым и безопасным в использовании.

Области применения древесного угля

Стоит отметить, что массовое использование древесного угля привело к тому, что выброс вредных парниковых газов в атмосферу значительно снизился. Таким образом, у человечества появился шанс сохранить шаткое экологическое равновесие на планете.

Технология и оборудование для производства древесного угля

Несмотря на то, что технология производства древесного угля несложная, она требует определенных знаний и умений. В противном случае процент выхода будет небольшой, а качество продукта — не на должном уровне.

Любая из известных технологий получения древесного угля состоит из четырех этапов :

Сушка. Как известно, влажная древесина будет плохо тлеть.
Пиролиз. Этот этап считается самым важным во всем производственном процессе.
Прокалка. На этом этапе происходит отделение от угля смол и лишних газов.
Остывание.

До недавнего времени производство угля наносило окружающей среде непоправимый вред. Выделяемые в атмосферу газы загрязняли ее. Ученные разработали новые технологии, благодаря которым эта проблема была решена.

Оборудование для производства нашего продукта – это специальные углевыжигательные печи, в которых нет свободного доступа кислорода.

Современные печи для производства древесного угля устроены так, что газы, образующиеся при окислении, подаются в топку, где они перегорают и применяются для поддержания необходимой температуры, которая требуется для пережига исходного материала. Если древесина не очень влажная, то этих газов вполне хватает для окончания процесса, что в свою очередь позволяет значительно экономить энергоресурсы.

Если речь идет о возможности использования только одной емкости, то в этом случае о непрерывности процесса не может быть и речи: сначала в печь загружают древесину и растапливают ее. Следующий шаг – сушка дров. Им дают перегореть, и печь тушат. Ждут, пока остынет уголь. Продукт достают, и процесс повторяется.

Использование съемных емкостей, в которые загружаются дрова, позволяет решить проблему следующим образом: в одной из емкостей дрова сушат, в другой – окисляются, в третей – догорают. Емкость, в которой процесс завершился, снимают и дают ей остыть, а на ее место устанавливают другую с новым материалом.

На данный момент существует множество различных аппаратов для термической обработки древесины. Сейчас наибольшим вниманием пользуются те технические решения, которые могут быть применены на лесопромышленных предприятиях и позволяют перерабатывать отходы этого производства.

Такие установки, как правило, просты в использовании и управлении.

Видео: технология производства древесного угля

Последовательность действий при производстве древесного угля

Порядок действия заключается в следующем: приготовленная древесина помещается в специальную загрузочную камеру. На ней устанавливаются датчики, от которых поступает сигнал о сгорании материала и сушке угля.

Следующий шаг – выгрузка угля для остывания. Это процесс для углевыжигательной печи с одной камерой.

Готовая продукция подвергается дроблению и расфасовывается по бумажным мешкам и пакетам. Для промышленного использования уголь дробят на большие куски, а для бытовых нужд – на мелкие.

В месяц может быть от 7–9 до 25–30 циклов. Все будет зависеть от объема загружаемого сырья. Производительность от длины цикла не зависит.

Сырье – с ним проблем возникнуть не должно. В качестве исходного материала можно использовать опилки, отходы бумажной и мебельной промышленности. Но в этом случае качество угля может быть не на самом высоком уровне.

Оптимальным решением вопроса с поставками сырья будет заключение договора с компанией, которая специализируется на заготовке и переработке лесоматериалов. В ход пойдут сучья, пни, ветки и так далее – это один из самых экономных вариантов. Более дорогой – покупка колотых дров.

Для того чтобы получить 1 тонну древесного угля, вам понадобится не менее 7 кубометров древесины. Это соотношение применимо для однокамерных печей. В трехкамерных выход будет значительно больше.

Сбыт продукции

К сожалению, в нашей стране потребление этой продукции находится не на должном уровне.

Идеальный вариант сбыта – это зарубежное партнерство. В европейских странах уже давно по достоинству оценили эту продукцию, она там пользуется огромным спросом. Но, если нет возможности организовать бизнес таким образом, то можно найти покупателей и в нашей стране.

Например, можно организовать продажу древесного угля оптом: свою продукцию можно предложить энергетическим компаниям и частным лицам, которые пользуются индивидуальным отоплением. Уголь используется не только в закрытых печах. Его применяют для готовки барбекю и шашлыка. Покупателями вашей продукции могут стать владельцы кузнечных цехов и плавильных производств. Фармацевтические компании тоже могут заинтересоваться вашим предложением.

Не стоит сбрасывать со счетов крупные магазины, где выставлены товары для дачного отдыха, АЗС, рестораны и шашлычные. Не исключено, что спрос будет сезонным. Летом ваша продукция может расходиться намного быстрее.

Если вы планируете развивать свой бизнес, постарайтесь придумать какой-либо логотип, чтобы нанести его на мешки, и зарегистрируйте торговую марку. Это нужно для того, чтобы товар была узнаваем.

Чтобы избежать нежелательных эксцессов, пути сбыта нужно продумать заранее (подробно описав каждый из них в бизнес-плане производства древесного угля).

Рентабельность производства древесного угля

Рентабельность производства во многом будет зависеть от того, какую стратегию поведения вы выберете на рынке. Данный бизнес является выгодным и довольно перспективным. Переход на биологические виды топлива стимулирует многих пользоваться древесным углем.

Спрос на данную продукцию неуклонно растет. Возможно не такими быстрыми темпами, как нам хотелось бы, но если вы хотите занять еще свободную нишу в этой сфере экономической деятельности – поспешите. В скором времени рынок может перенасытиться предложениями, и борьба за выживание станет еще более серьезной.

Для того чтобы начать работать в этой сфере, не потребуется больших затрат. Так, вам не понадобится строительство крупных технологических помещений. Покупка большого количества оборудования тоже будет лишней.

Увлекаетесь фотографией? Тогда наша статья для вас. Открываем свой фотосалон с нуля:

Для того чтобы установить минимально необходимое количество оборудования для получения 30 тонн древесного угля в месяц, вам понадобится около 500 тыс.рублей. Что входит в эти расходы?

Оборудование :

печь — от 20 до 100 000 руб.;
весы — от 3 до 5 000 руб.;
электрогенератор — от 25 тыс. руб.;
бензопилы — от 7 тыс. руб.;
гидравлические колуны;
упаковочная машина.

Сырье : из расчета 30 тонн/месяц:

колотые дрова — от 1300 до 1700 руб. /м3;
мешки для расфасовки готовой продукции — 10 12 руб./шт.

Зарплата персоналу в количестве 5 человек – 80–100 тыс. руб. в месяц.

Ежемесячный доход составит около 70 тыс.рублей. Стоимость 1 кг. древесного угля – 18–22 руб./кг.

Несомненный плюс технологии, оборудования, производства древесного угля – небольшие начальные вложения, а также отсутствие проблем, с которыми можно столкнуться при открытии своего дела. Минус – довольно большая конкуренция. Если возникнут проблемы со сбытом, окупаемость проекта может составить не менее 2 лет. Но если вам удастся наладить реализацию на высшем уровне, то вложения могут окупиться уже за 3–4 месяца.

Резюме

Если прислушаться к мнению экспертов, то можно сделать следующие выводы: российский рынок древесным углем насыщен не полностью. Поэтому у каждого желающего попробовать свои силы на этом поприще есть неплохие шансы стать успешным бизнесменом. Открывать подобное дело будет намного проще тем, кто каким-либо образом связан с лесной и деревообрабатывающей отраслью. Это поможет значительно снизить уровень начальных капиталовложений.

В заключении хочется отметить, что древесный уголь считается элитным топливом, топливом удобства и комфорта. В современном обществе становится все больше людей, желающих пользоваться этим видом биологически чистого топлива. Не упустите свой шанс, делайте соответствующие правильные выводы.

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.

Состоящий практически на 100% из углерода – древесный уголь, известен также как безопасный для окружающей среды и эффективный вид топлива, не портящий воздух ядовитыми парами и очень удобный при быстром приготовлении пищи. Наряду с использованием в хозяйстве, древесный уголь применяется и в промышленности. На нем работают целые металлургические и химические комплексы. Также он применяется в строительстве в качестве удобного изоляционного материала. Фермеры же используют его в качестве добавки к корму для скота.

Здесь мы поговорим про производство древесного угля, оборудование для его изготовления, технологию.

Черный — получают при обжиге мягких пород древесины (осина, тополь, ольха и др.);
Белый — получают при обжиге твердых пород древесины (граб, береза, дуб и др.);
Красный — получают методом мягкого обжига в основном из хвойных пород деревьев.

В соответствии с ГОСТом 7657-84 уголь по качеству делят на три сорта: А, Б и В (см. видео ниже).

Основные покупатели

Учитывая высокую потребность, производство и продажа готового угля может превратиться в респектабельный бизнес с весьма высоким процентом доходности. Одни только объекты общественного питания за один сезон потребляют более четырех миллионов тонн древесного угля. Если добавить к этому остальные предприятия и объекты жизнедеятельности (школы, детские сады, ВУЗы, и т.д.), а также частное потребление (охота, рыбалка, дачные хозяйства), то получится и вовсе гигантская цифра. При этом необходимо учесть, что данная форма бизнеса не требует каких-либо высокотехнологических и затратных форм производства.

Оборудование для производства

В качестве оборудования для производства древесного угля используется следующее:

Углевыжигательная печь (от 100 тысяч рублей);
Весы (от 5 тысяч рублей);
Генератор электроэнергии (20 тысяч рублей);
Бензопилы (от 5 тысяч рублей);
Гидравлическое устройство для колки дров (от 55 рублей/штука).

Под обустройство печи для изготовления древесного угля необходим открытый и ровный участок. Площадь комплекса с учетом складских помещений составит около 200 кв.м.

Технология производства

В качестве сырья для производства угля товарного вида вам потребуется древесина (цена от 1000 до 1800 рублей/м3) и мешки для расфасовки (цена от 7 до 11 рублей/штука).

Основой при производстве древесного угля является процесс пиролиза (специальный процесс обжига древесины без доступа кислорода). Для этих целей используются мобильные и стационарные углевыжигательные печи, также называемые ретортными. Подобные печи состоят из специальных камер в которых производятся операции обжига и сушки исходного сырья. Основной принцип работы заключается в том, что выделяемые при горении угля пары и газы перетекают в топку, где и сжигаются, обеспечивая процесс дополнительным теплом.

Подробное видео технологии изготовления древесного угля:

Действие проистекает в следующем порядке: доставленная для этих целей древесина помещается в особую загрузочную камеру. После получения от датчиков соответствующего сигнала о выгорании и сушке угля, он выгружается и оставляется для остывания. Затем конечный продукт подвергается дроблению на мелкие кусочки, расфасовке по бумажным или полиэтиленовым мешкам и пакетам. Степень дробления зависит от предназначения данной партии. Уголь, предназначенный для использования в быту, дробится на более мелкие кусочки. Для промышленных предприятий соответственно дробление более крупное.

При изготовлении угля, в качестве исходного сырья могут использоваться любые древесные отходы – пни, сучья, отходы бумажной и мебельной промышленности. Зачастую устанавливаются контакты с работниками местными лесных хозяйств, которые производят ежегодные заготовки леса. Могут также использоваться торф и опилки. Трата сырья на тонну конечного продукта примерно таковы: березовая древесина – 7-8 куб.м, мягкие сорта древесины – 11-12 куб. м.

Мощности для производства древесного угля рекомендуется располагать на загородных территориях. Оптимальное количество работников примерно 2-3 человека. Для обслуживания оборудования высококвалифицированный персонал не требуется. Кроме рабочих понадобятся также сторож, бухгалтер и управляющий.

Древесный уголь - это микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха. Его объем потребления ежегодно только увеличивается. Данный вид топлива применяется в самых различных областях, будь-то металлургическая промышленность, фармакология, при производстве активированного угля и подобного рода медикаментов, в и других отраслях, ведь уголь на 100% состоит из углерода. Однако наиболее часто его применяют в бытовых нуждах. Стоит отметить, что в , древесный уголь является неотъемлемым атрибутом любого барбекю или приготовления пищи на мангале. Подобные тенденции становятся традиционными и в нашей стране все в большей и большей мере.

Оборудование для производства древесного угля

При производстве угля используется специальная углевыжегательная печь, которая может быть выполнена в стационарном или передвижном исполнении. В качестве сырья на территории РФ используется дуб, береза, ясень, клен, граб.

Если пытаться оценить стоимость подобного оборудования, то можно ориентировочно выделить несколько вариантов. Печь для производства угля приблизительными объемами до семидесяти тонн готового продукта в год, ее стоимость составит примерно около 10 000-20 000$, при объемах свыше ста тонн готового продукта в год, стоимость такой печи составит от 60 000$ и выше.

При эксплуатации оборудования для производства угля используется приблизительно порядка 200 квадратных метров открытого пространства. Данная цифра приведена с учетом места для хранения сырья. Подобная цифра будет справедлива как для передвижной, так и для стационарной установки. Для обслуживания такой печи необходимо 2-4 человека, данная цифра не принципиальна, и она напрямую зависит от потребности в скорости повторного использования оборудования.

Как делают древесный уголь – технология производства

Описание процесса

Используется несколько технологических процессов, наиболее оптимальным и выгодным из которых является сжигание сырья при помощи установки, исключающей использование кислорода. Такое оборудование носит название углевыжигательной печью роторного типа, а такой тип приготовления древесного топлива еще называется пиролизом.

Принцип работы такого оборудования происходит в несколько этапов:

для начала в топочную камеру печи закладываются деревянные дрова той или иной породы дерева для сушки;
затем, разжигаются специально приготовленные сухие и хорошо горящие дрова в топочной камере, и по достижении определенной температуры начинается процесс пиролиза, то есть сжигание древесного сырья без участия кислорода. Главным достоинством применяемого оборудования является тот принцип, что выделяющиеся при сжигании газы не выбрасываются в окружающую среду, а отправляются обратно в камеру для поддержания нужной температуры сжигания. За счет этого, не требуется дополнительного топлива для поддержания процесса пиролиза, всю необходимую тепловую энергию установка получает из таких газов;
производство угля при помощи этих технологичных установок можно проводить в несколько смен, так как уже готовое сырье помещается на специальный поддон для дальнейшего остывания, а его место в печи, в это же самое время может занять следующая порция дров, которая перемещается из сушильной камеры.

Видео как делают:

Если говорить о последовательности производства угля, то она состоит из подготовки дров, загрузки, сушки, непосредственно самого процесса пиролиза, дальнейшего остывания и окончательной выгрузки из установки.

ГОСТ

Действующим стандартом на момент публикации статьи является ГОСТ 7657-84 .

Экономия

Использование и эксплуатация таких пиролизных печей является высокоэффективной и экологически безопасной, а также не требующей каких-либо дополнительных источников энергии, ведь она не оборудуется какими-либо нагнетателями или вентиляторами, а, следовательно, не требует затрат электричества. Здесь исключением можно считать обеспечение и подводка освещения, для работы в темное время суток. Конечно же, нельзя отбрасывать со счетов затраты по использованию вспомогательного оборудования, будь то электропила или бензопила, для подготовки и распила древесного сырья, а также специального подъемника, который будет вполне актуален при использовании больших и высокопроизводительных печей.

Важным моментом экономии можно считать внедрение технологии, которая подразумевает использование не цельных дров, а специальных древесных брикетов. При применении этой технологии, конечный продукт получается существенно лучшего качества, и при этом такое производство оказывается совершенно безотходным, так как появляется возможность перерабатывать даже мелкие щепки или опилки.

Еще одним важным пунктом, на который стоит обратить особенное внимание, это минимизация затрат при закупке сырья для производства угля. Имеет смысл использовать и закупать, прежде всего, отходы лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств, а также любых некондиционных древесных материалов, будь то вследствие присутствия достаточно большого количества гнилостных образований, различного валежника, горелого леса, бурелома и других вариантов.