Получение древесного угля своими руками по примитивной технологии

Содержание

Применение

Чаще всего древесный уголь используется в качестве органического топлива. При сгорании он выделяет большое количество теплоты, требуемой для приготовления мясных изделий в мангале для барбекю. Топливо для мангала образует стабильное пламя и не выделяет вредные газы в атмосферу во время горения. Также это полезное ископаемое применяется в быту для розжига домашних каминов. Этот материал не выделяет запахов и не загрязняет помещение.

Некоторые жители городов не знают, зачем нужен древесный уголь, если присутствуют альтернативные источники тепла. Преимуществом данного материала является его экологичность. Он не оказывает негативное воздействие на экологию или организм человека.

Существуют следующие сферы применения древесного угля в промышленных масштабах:

Черная и цветная металлургия: уголь используется в качестве восстановителя что обусловлено большим содержанием углерода. Этот материал является одним из самых главных компонентов шихты, использующихся при выплавке чугуна и иных сплавов железа.
Производство алюминия, чистого кремния для полупроводниковых устройств, стекол, хрустальных изделий, красок, пластмассовых полимеров и электродов.
Сельское хозяйство: производство натуральных удобрений для культурных растений и кормовых смесей для рогатого скота и птиц.
Приборостроение и полиграфическое производство: изготовление антикоррозийных порошков и смазок. В этих сферах применяется сырье из мягкой древесины. Смазочные материалы из этого вещества изготавливается при помощи смешивания угля с остаточной золой. Полученная смесь обрабатывается раствором из марганцевого калия и серной кислотой.
Производство дымного пороха: используется продукт из древесины ольхи. Он легко воспламеняется, благодаря высокому содержанию углерода. Процентное содержание угля в дымном порохе составляет от 12% до 20%.
Изготовление электроугольных изделий: во время технологического процесса полезное ископаемое смешивается с каменноугольной смолой. Данные детали применяются в двигателях, электрокарах и электровакуумном оборудовании.
Фармацевтика и пищевая промышленность: производство активированного угля, предназначенного для удаления растворенных органических веществ. Он используется в качестве адсорбента на очистных станциях для фильтрации природных вод.

https://youtube.com/watch?v=2aOiIJCR9eo

Применение древесного угля ограничено сроком годности материала. Он может храниться в течение 5 – 12 лет. Срок годности продукта зависит от условий хранения. Рекомендуется содержать материал в закрытых емкостях, под навесом. Хранить продукт необходимо при температуре 200 °С.

Производство древесного угля как бизнес

Если производство древесного угля вы рассматриваете как бизнес, то ямой и бочкой обойтись не получится: объемы не те, времени уходит много. Придется закупать оборудование для производства древесного угля. Понадобится:

печь для выжига угля;
весы, мешки для древесного угля и фасовочное оборудование;
источник или генератор электроэнергии;
средства для измельчения дров (бензопилы, устройства для колки дров и т.п.).

Траты немалые, но можно сэкономить на помещении: производство размещается на открытой площадке. На старте обойтись можно одной печью, но для выхода на серьезные мощности нужно рассматривать цепочку печей, так как процесс достаточно длительный: сначала загрузка древесины и ее сушка, затем обжиг, остывание и выгрузка продукции. Более серьезная установка содержит отдельные емкости – реторты, в которые загружается сырье. Реторт может быть несколько: пока в одной древесина сушится, в другой уголь выжигается, третья остывает, следующая разгружается и загружается (подробнее смотрите тут). Такая цепочка предусматривает круглосуточный режим работы. Самостоятельное изготовления печи для выжига угля выглядит проблематично: даже самые простые конструкции далеко не элементарны, работать придется с толстостенным металлом, сварка должна быть качественной. Для примера вот чертёж печи для древесного угля под названием УВП-5Б, разработанный ЦНИИМЭ.

Чертеж печи для древесного угля ЦНИИМЭ

Более простой выглядит эта разработка ЦНИИМЭ. Их переносная углевыжигательная печь отличается лаконичностью и неплохой производительностью, но для этого требуется соблюдение всех пропорций.

Чертеж печи для древесного угля ЦНИИМЭ

В общем, как бизнес производство древесного угля — не самый простой вариант, но достаточно перспективный и при правильной организации доходный: спрос стабильно растет, цены на хорошее топливо высокие. Причем даже отходы и не кондиционную продукцию (крошку и мелкий уголь) можно перерабатывать в топливные брикеты.

Выводы. Простейшие способы сделать древесный уголь в домашних условиях общедоступны: требуются по большому счету сухие дрова (даже нетолстые ветки и сухостой подойдет), небольшой участок земли и/или металлическая бочка с крышкой. Если же рассматривать производство древесного угля как бизнес, то предстоят немалые затраты. Но изготавливать древесный уголь можно из любых пород древесины, даже из отходов деревообрабатывающей промышленности: обрезков и некондиционных остатков. Пустить в ход можно даже опилки, сформовав предварительно пелеты. Некоторая часть продукции, выходящей из печи, не соответствует стандартам, но и отсев древесного угля можно превращать в хорошее топливо при помощи технологии брикетирования. В общем, несмотря на трудности, это достаточно перспективный вид деятельности.

Печь для древесного угля

Печь для углежжения достаточно сложна, повторить её конструкцию в домашних условиях весьма затруднительно. Корпус цилиндрической или прямоугольной формы имеет топочную камеру, поверх которой загружаются 2 закрытые емкости, заполненные сырьем – реторты. Нагрев древесины происходит извне, через стенки реторты, при этом в нем используется тепло, выделяемое деревом в процессе реакций. Работа печи на различных режимах показана на схеме:

Промышленная печь для изготовления древесного угля устроена таким образом, что пока в одной емкости проходит пиролиз, то во второй идет сушка, пиролизные газы дожигаются и проходят сквозь реторту с влажным сырьем. Такая очередность соблюдается и дальше, до получения конечного продукта. Получается, что внутренний объем каждого сосуда разделяется на зоны, в каждой из которых протекает определенный процесс:

Необходимые условия для производства древесного угля

Делают древесный уголь, прежде создав для этого соответствующие условия:

Во-первых, это помещение для цеха, расположенное за чертой города, открытый земельный участок, необходимый для котла. Площадь, учитывая отдельное помещение для склада, должна составлять не менее 200 кв. м.
Во-вторых, требуется персонал, обычно 2-3 работника. Их нужно обеспечить рабочей формой (комбинезон, очки защитные, маска, перчатки). Помимо производственных рабочих нужно нанять бухгалтера, уборщицу, сторожа, менеджера по сбыту, водителя и несколько разнорабочих или грузчиков.
В-третьих, оборудование.

Технологическое оснащение цеха, где делают древесный уголь, включает:

котел углевыжигательный;

электрический генератор;
электровесы;
колун (гидравлический агрегат для колки древесины).

Установку, которой делают древесный уголь, нужно выбирать хорошую, тогда производство будет полноценным. Как её определить?

Качественное современное оборудование не выбрасывает горелый удушливый запах в атмосферу. Он выделяется, но остается в топке, используемой для термического разложения следующей партии древесины и просушки. Также добротные ретортные печи минимизируют потери энергоресурса.

На рынке встречаются:

габаритные комплексы стационарного типа, которые делают уголь в больших объемах;
передвижные машины;
вспомогательное оборудование.

На выбор оборудования существенное влияние оказывает планируемый объем производства и такие параметры:

Если процесс автоматизировать, компьютерная программа будет регулировать температуру в ретортах, сушильных камерах, задавать команды по внесению поправок, уменьшать ошибки работников, сократив их число, сообщать о наступлении следующей стадии производственного процесса.

На фото вы можете увидеть промышленную площадку и работающие ретортные печи. Их общая производительность достигает 20 бочек. В месяц это более 200 т древесного вещества (около 1,5 куб. сырья). Подобное оборудование окупается в течение 1-2 лет.

Еще одно важное условие для производства – это определенное количество сырья. Когда делают в месяц 25-30 т угля, расходуется в среднем 225-250 куб

м. древесины (в зависимости от породы). И еще дополнительно потребуется тара для фасовки.

Прямые и косвенные затраты на производство угля из древесины.

Древесный уголь делают при наличии капитала в размере не менее 1,5 млн. руб. Бизнес –направление весьма затратное. Больше всего денег придется потратить на мощное оборудование, цена которого в среднем составляет 800 тыс. руб.

Из установок отечественного производства обратите внимание на агрегаты «Заря». Хорошие показатели продемонстрировали также комплексы «Фантастика»

Качественным делают древесный уголь печи ОД-30, ОД-60, цены на которые лежат в диапазоне 680-890 тыс. руб.

Рассчитывайте, что на аренду помещения и промплощадки может уйти около 200-400 тыс. руб., расходы на покупку сырья обойдутся в 100 тыс. руб. Фонд оплаты труда и налоги выльются в 600 тыс. руб. Кроме того, учтите затраты на рекламу, транспорт – 50 тыс. руб. Оформление необходимых документов – около 10 тыс. руб., коммунальные – 50 тыс. руб.

Итого, общая условная сумма начальных инвестиций, при которой делают древесную продукцию в массовом количестве, — 1,8 млн. руб.

Реализация 1 кг угля происходит по 18-35 руб. Чистая прибыль каждый месяц с производства 100 т готовой продукции составит 70-80 тыс. руб.

Сырье для изготовления активированного угля

На фармакологическом производстве создают из пережженных костей животных, нефтяного и каменноугольного кокса. Если хочется в домашних условиях самостоятельно получить препарат, берут древесину, в которой не содержится большое количество смолистых веществ, скорлупу кокоса, лесных и грецких орехов.

Легко сделать уголь своими руками из березы, которая растет практически в любом уголке страны.

Активируемый уголь из древесного угля

Люди часто приобретают продукт, отправляясь на природу, готовя шашлыки и барбекю. Данный материал почти не отличается качествами от фармакологического, обладает абсорбирующими свойствами и очищает от грязи жидкость. Но использовать лучше материал, выпускаемый надежным производителем из пород с низким процентом смолы. Если нет уверенности в качестве, предпочтительнее сделать самому в домашних условиях.

Активировать такой «препарат» несложно. Повысить впитывающие и связывающие способности можно, оставляя воду с активированным углем в течение нескольких часов на хорошо освещаемом солнцем участке. В этом случае сорбент устранит механический мусор и химические соединения, бактерии, которые присутствуют в сырой жидкости.

Кокосовая скорлупа

Чтобы изготовить активированный уголь, используют очистки плода. Удаляют мякоть и молоко, а затем особым образом пережигают его твердую оболочку.

Организационные моменты

В зависимости от сорта древесины, которая используется в процессе производства, получаются следующие разновидности древесного угля:

«Белый» уголь получается из древесины твердых пород (акация, дуб, граб, береза, ясень и т.д). Считается самым качественным сортом угля.
«Черный» уголь производится из древесины мягких пород (ольха, ива, липа, осина, тополь).
«Красный» уголь производится исключительно из хвойных пород древесины.

Идеальным сырьём для производства древесного угля являются дрова, однако их использование является накладным.

Чаще в производстве используется отходы, образующиеся в процессе обработки и заготовки древесины. Наличие современного оборудования позволит использовать в качестве сырья даже торф и опилки.

Технология

Хотя технология производства угля и не сложна, предпринимателю необходимо получить определённые знания и получить практические навыки. Иначе существует риск ухудшения качества и уменьшение «выхода» конечного продукта из сырья.

Современные технологии упрощают производственный процесс, не нанося при этом никакого вреда экологии.

Процесс производства древесного угля состоит из следующих этапов:

Сушка. Сырьё высушивается для того, чтобы древесина лучше тлела в печи.
Пиролиз. Ключевой этап процесса.
Прокалка, которая нужна для отделения газов и смол от древесного угля.
Остывание.

Технология пиролиза, используемая в производственном процессе, заключается в обжиге древесины:

происходит в закрытой ёмкости, в которой не должно быть доступа кислороду,
при температуре достигающей 500 градусов.

В процессе горения образуются газы, которые остаются в камере и поддерживают нужную температуру горения.

Пиролиз можно провести исключительно в углевыжигательных печах (реторте), в которой устанавливаются датчики, контролирующие степень сжигания и температуру горения.

Сам процесс состоит из нескольких этапов:

Для начала реторту нагревают до 150 градусов, благодаря чему происходит сушка дерева.
Далее температура поднимается до 350 градусов, при которой начинается выделение газов и обугливание сырья.
Поднимая температуру то 500 градусов, добиваются отделения от первичного угля смолы и неконденсируемых газов.

После остывания готовый древесный уголь дробят на мелкие части и фасуют по пакетам.

В течение месяца можно запустить от 7 до 30 циклов производства угля. Точное количество циклов зависит от объёмов загружаемого в печь сырья.

Можно ли наладить процесс в домашних условиях?

Организацию процесса производства угля можно начинать и в домашних условиях, но в этом случае увеличиваются требования к сырью. Произвести уголь таким способом можно только из цельной древесины.

Обжиг в емкости:

Брёвна нужно очистить от коры, разрезать на маленькие формы и положить в бочку (ведро). В ёмкости делают проёмы для отвода газов и смолы, затем её плотно закрывают и размещают над костром, где она нагревается до 350 градусов.
После достижения нужной температуры бочка удерживается над костром ещё 2,5 часа. Затем ее снимают с костра, а крышку открывают лишь после полного остывания.

Обжиг в яме:

Вместо бочки также можно вырыть яму и перекрыть её листом железа. Процесс обжига древесины в яме также длиться на протяжении 2,5 часов.

Как происходит процесс производства древесного угля в яме, смотрите на видео:

Из 1 м3 древесины, которая стоит в среднем 800 рублей, можно получить до 300 кг древесного угля. Если продавать 1 кг угля по 20 р., то в итоге получится 5 200 р. дохода.

Указанные выше способы являются отличным вариантом для начала собственного бизнеса, если у предпринимателя нет денег на современное оборудование.

Основные преимущества

Древесный уголь получают методом пиролиза, сырьем для котoрого выступает древесина. В процессе пиролиза древесину в бескислородной среде нагревают до высоких температур. Готовый продукт поставляется на предприятия и на полки магазина для массового потребления. Он продается расфасованном виде и используется в быту для замены дров при готовке на мангале или в качестве топлива для биокамина.

Покупаем готовый древесный уголь в магазине

К преимуществам продукта относятся

отсутствие в его составе вредных веществ (серы, фосфора);
практически полное отсутствие выбросов в атмосферу: именно поэтому использовать топливо можно в декоративных каминах без дымохода;
полное сгорание: не образуется большого количества золы;
высокая теплотворность;
возобновляемость: растительное сырье восстановимо в природе.

Качества подходящих дров

Сначала нужно определиться какие качества положительные, какие нетерпимые, а какие неважные.

Искры и треск

Когда в костре трещат поленья, это значит, что древесина под жаром лопается и маленький уголёк может отлететь.

Искры – это совсем маленькие угольки, уносимые дымом.

То и другое может стать причиной пожара

Конечно выжигая дрова в пиролизной бочке (закрытая ёмкость с малой подачей воздуха к дровам) это не важно. Но на природе или даче, где могут быть легко возгораемые предметы такие качества дров надо учитывать. Меньше всего трещит и искрит древесина лиственных пород, больше – хвойных

Меньше всего трещит и искрит древесина лиственных пород, больше – хвойных.

Жар

Температура и время горения у угля от разных пород дерева неодинаков. Угли из твёрдых пород горят дольше и жарче. Чемпион тут дуб. Горит его уголь и дольше, и жарче.

Смолистость

Многие убеждены, что в древесном угле уже всё выгорело и это чистый углерод. Но это не так. Уголь как губка впитывает вещества горения дров и после отдаст их шашлыку. Смолы придадут мясу горький вкус. Это нам не подходит.

Смолы бывают во всех в хвойных породах. И можно точно сказать, что на сосновых дровах (на углях от них) жарить шашлык не надо.

Аромат

Шашлык на живых углях ценится за лёгкий запах дымка. Наиболее «вкусный» дым у ольх и плодовых деревьев (груша, яблоня, вишня). Конечно, эффект значительно слабее, чем использование щепы в гриле, но ценители утверждают, что разница чувствуется.

Также не подойдут рябина, тополь, акация и вяз. Эти дрова дают «тяжёлый» дым.

Для разных блюд свой уголь

Аромат дымка и блюдо должны подходить друг другу.

Вишня — для гамбургеров, баранины и птицы (более всего для утки).

Ольха — для лосося/форели, индейки и курицы.

Яблоня — для дичи, свинины, курицы и морепродуктов.

Дуб — для мяса.

Кленовые дрова — для свинины, морепродуктов и курицы.

Берёза — для курицы и любого мяса.

Примесям – нет

Если нам не понравились природные смолы, то и строительная древесина с пропитками, обрезки и старая мебель тоже не подойдут. Синтетические смолы, клеи и пластики загрязняют уголи. В результате вкус противный и полно вредной химии на мясе.

Влажность

Чем плоха влажность поленьев?

Дрова дольше (и неравномерно) горят и за это время уголи, что нам нужен для шашлыков, частично прогорают. Выходит мало или очень мало. Выбирайте сухие.

Размер

Выжигая дерево на уголь наиболее рациональным будет плотнее уложить дрова. Так выход увеличится.

Вывод: размер важен и нужно ориентироваться на ваш очаг, мангал или бочку. Даже для костра надо порезать сухостой на куски подходящего размера.

Больше угля

Кустарные или профессиональные углежоги используют специальные печи (пиролизные).

Оценить выход угля из древесины разных пород можно так:

Если не используется пиролизная печь, то выход угля очень сильно отличается от таблицы.

Дрова, которые горят быстро и жарко, дают меньше угля, чем ровно горящие.

К первым отнесём берёзу и осину, а ко вторым – твёрдые сорта и фруктовые деревья. Ольха где-то посередине.

Заготовка угля долгий процесс и его лучше провести заранее. Совместить выжигание дров и приготовление шашлыка можно на мангале с топкой. Или воспользоваться готовым.