Древесный уголь из чего состоит – Как делают древесный уголь: особенности производства

Содержание

технология производства, приготовление в домашних условиях своими руками в яме или бочке

Уголь, называемый древесным, – это продукт термического преобразования древесины, которое происходит без доступа воздуха, чтобы не было обычного горения.

Производственная технология предполагает использование специального оборудования. Для изготовления древесного угля своими руками нужна не только сноровка, но и полное понимание сути процесса, а также подходящие агрегаты и приспособления.

Не забудь поделиться с друзьями!

Содержание статьи

Что такое древесный уголь

Уголь из древесины, так же как и любой другой, содержит преимущественно углерод. Главной характеристикой древесного угля, определяющей сферы его использования, является высокая пористость. При термической реакции в среде без кислорода или с небольшим его содержанием образуется углеродный каркас, в большой мере похожий на природную структуру капилляров в стволе дерева.

Наличие большого количества микроскопических полостей объясняет отличную поглощающую способность продукта. Если в порах присутствует кислород, то материал легко горит с выделением тепла.

Массовая доля углерода в схожих объектах составляет:

  • древесный уголь – 50 %;
  • торф – около 60 %;
  • каменный уголь – чуть больше 80 %;
  • антрацит – около 95 %.

В свежеполученном древесном угле суммарное содержание кислорода и азота достигает 44 %, что является максимальным показателем при сравнении с угольными ископаемыми.

При хранении в окружении теплого воздуха в течение одного часа уголь, только что полученный из древесины, может увеличиться в массе на 2 % за счет поглощения кислорода. Если объем порции изначально был большой, то нельзя исключить реакции самовозгорания. Поэтому продукт, сделанный из древесного сырья, сначала стабилизируют в специальном режиме, затем упаковывают и хранят в безопасных условиях.

Технология процесса

Получать угольную массу из древесины научились интуитивно в древнейшие времена, сначала закладывая дрова в ямы, затем в кучи на поверхностных площадках. Сверху собранную древесину засыпали землей, оставляя небольшие отверстия. Процесс называли углежжением. Название сохранилось до настоящего времени для обозначения полукустарной производственной технологии или кустарной, реализуемой в домашних условиях.

Со временем оснащение, автоматизация реакции карбонизации (углежжения) приобрели цивилизованный вид, позволяющий исключить доступ воздуха, обеспечить контролируемое нагревание реакционной массы до требуемых температур, поддерживать постоянство термического режима.

Обратите внимание! Процесс получения древесного угля с использованием современных технологий называется пиролизом.

При механизированной термодеструкции параллельно образующиеся газы и жидкости выводятся из рабочей зоны. Из них получают ценные продукты или сжигают, используя образующееся тепло для нагревания реактора.

В связи с отличиями в технологиях получения древесного угля методом пиролиза и углежжения стандартом оговорены особенности допускаемого к переработке сырья.

Для пиролиза позволительно две группы пород:

  • первую составляет древесина березы, бука, ясеня, граба, вяза, дуба, клена;
  • вторую – сырье из осины, ольхи, липы, тополя, ивы.

В углежжении применяют три группы пород, первая из которых такая же, как для пиролиза, вторая состоит из древесины хвойных деревьев, третью составляют исходные материалы из осины, ольхи, липы, тополя, ивы.

Маркировка продукции

Разница в подходах объясняется высоким содержанием в хвойном сырье смолоподобных веществ, которые при герметичности пиролизного реактора усложнят реализацию технологии.

Из пиролизной продукции первой группы получают уголь, маркирующийся буквой А, с максимальной концентрацией углерода, достигающей 90 %, и минимальным содержанием минеральных компонентов (2,5 %).

Если пиролизу подвергали смесь сырья первых двух групп, то максимальное содержание углерода в древесном угле, имеющем маркировочное обозначение Б, достигает 88 % при такой же зольности.

Если смесь всех пород подвергли углежжению, образуется угольный конгломерат, маркируемый буквой В. Концентрация скелетного углерода в нем достигает максимум 77 %, минеральных компонентов – 4 %, многие другие параметры не нормируются.

Обратите внимание! Наилучшими характеристиками обладает продукция марки А, поэтому ее применяют для последующей активации с целью получения сорбентов.

Хорошие качества демонстрирует уголь группы Б, его и продукцию марки А используют в промышленном органическом синтезе.

Приемлемыми свойствами для удовлетворения нужд большинства потребителей обладает результат воплощения технологии углежжения в том случае, если процесс проводится грамотно. Желающих приготавливать ценный продукт из древесины много. Готовых вникать в особенности реализации идеи на практике бывает гораздо меньше, что может приводить к неприятным последствиям с непредсказуемым исходом.

Как сделать в домашних условиях

Как же делают древесный уголь кустарным способом, располагая производство на приусадебном или дачном участке? Существует два самых распространенных способа.

В яме

Можно вырыть во дворе яму в месте, расположенном на отдалении от строений. Если нужно получить два мешка угля, глубина ямы должна достигать полуметра, ширина – 80 см. Дно следует хорошо утрамбовать ногами или специальным приспособлением. Когда углубление готово, в нем можно разжигать костер из мелких веток, постепенно забрасывая дрова средних размеров.

Важно! Нельзя допускать попадания коры с деревьев. Она при горении выделяет много дыма и ухудшает качество готовящегося древесного угля.

Новую порцию следует добавлять тогда, когда предыдущая часть прогорела и существенно уменьшилась в объеме. В течение нескольких часов нужно яму полностью загрузить дровами, периодически их уплотняя. Когда дрова прогорят по всей высоте ямы, сверху нужно закрыть ее свежей травой, слоем земли и опять утрамбовать. В таком виде самодельный «реактор» будет остывать пару дней, по окончании которых можно извлечь готовый уголь.

В бочке

Если в хозяйстве найдется металлическая бочка с толстыми стенками, не содержащая остатков химикатов или нефтепродуктов, можно обойтись без выкапывания ямы.

При большом объеме бочки на дне имеет смысл уложить слой из огнестойких кирпичей, затем между ними развести костер и постоянно подкладывать дрова, не забывая об уплотнении. Когда слой кирпичей будет полностью покрыт, сверху на дровяное скопление укладывают решетку, которая хорошо пропускает тепло и пламя. На решетку можно погружать в бочку очередную порцию дров до тех пор, пока емкость не заполнится.

Когда воспламенится верхний слой, конструкцию нужно закрыть почти плотно листовым металлом, оставив совсем небольшую щель сбоку. Полной герметичности добиваться не нужно, да и сделать это невозможно. Выделяющийся дым в какой-то момент начнет приобретать сероватый цвет, в это время лист нужно сдвинуть так, чтобы щель закрылась. Углежжение можно считать выполненным. Как только бочка совсем остынет, можно вынимать готовый продукт.

Другая технология приготовления древесного угля также предполагает использование бочки, кирпичей и металлической или любой другой термостойкой крышки.

Разница сводится к тому, что огонь разжигают не внутри, а на земле между кирпичами, на которых установлена емкость. Чтобы воспламенились дрова внутри, костер снаружи должен гореть интенсивно и долго. В нижней части бочки предварительно следует сделать отверстия для поступления некоторого объема воздуха. В течение всего времени бочку нужно держать плотно закрытой, только в конце углежжения крышку можно снять и вынуть образовавшийся уголь.

В печке

Если потребность в дровах не очень большая, вполне можно довольствоваться обычной печью. Заглядывая в топку, следует дождаться момента, когда дрова станут полностью красными, затем щипцами вытащить их и погрузить в металлическое ведро или керамическую емкость, которые нужно быстро и плотно закрыть крышкой. После остывания уголь будет готов.

Для увеличения получаемой порции древесного угля можно загрузить в топку большое количество дров, дождаться полного возгорания, а потом закрыть поддувало, двери, заслонки и подождать минут 10. По окончании этого времени можно открывать дверцы и аккуратно доставать угольные кусочки.

Применение

Древесный уголь производится в небольшом количестве в промышленных масштабах и домашних условиях.

Продукт, сделанный самостоятельно, чаще всего используют как топливо, которое выделяет при сгорании большое количество теплоты. Количество энергии в два раза превышает то, которое образуется из обычной древесины. Любители шашлыков кладут такой уголь в мангалы для получения стабильного пламени, равномерно горящего без выделения ядовитых газов. Дополнительное преимущество такого топлива заключается в том, что оно сгорает до конца, не оставляя золы.

Уголь из древесины, полученный промышленным образом, подвергают активированию с целью получения широко известного сорбента. Исходный уголь уже сам по себе демонстрирует большую поглощающую способность, что позволяет применять его в фильтрах, в качестве компонента кормов животных и как пищевую добавку в составе продуктов питания человека.

Значительная концентрация углерода делает продукт пиролиза сильным восстановителем, что позволяет применять его в металлургии, химической, стекольной, лакокрасочной и электротехнической промышленности.

drevogid.com

Древесный уголь:виды и свойства


Говоря о биотопливе нельзя не упомянуть такой его вид как древесный уголь. Древесный уголь – это твердый продукт с высоким содержанием углерода, полученный из отходов древесины, посредством ее сжигания.

Древесный уголь – это вид топлива известный человечеству с древних времен. Уголь использовали уже несколько веков назад, о чем свидетельствуют раскопки. В наше время уголь из дерева также активно производится и используется. Высокий уровень отходов при лесозаготовке делает изготовление древесного угля выгодным методом утилизации.

 

 

Как изготавливают древесный уголь?

Производят уголь из дерева используя технику пиролиза.

Пиролиз – это горение материала без доступа кислорода или с минимальным доступом, при высокой температуре.

Изготовление древесного угля может происходить в:

Ретортах. Реторта – это замкнутый сосуд, в который помещают древесину, затем реторту нагревают. Газ, образовавшийся в процессе пиролиза, выводится через специальное отверстие.

Печах;

Ямах. Это один из первых способов производства древесного угля. Древесину помещали в специальные ямы в форме лодки и поджигали, такой метод используют и сегодня для производства небольшого количества угля.

Бочках. Также в качестве реторты используют обычные бочки, которые герметично закрывают (оставляя небольшое отверстие для выхода газа) и нагревают на костре.

Производство древесного угля достаточно простой процесс, состоящий из трех этапов:

  1. Первый этап – сушка древесного сырья. После помещения сырья в реторту или печь, происходит нагревание до 100-150 градусов и из древесины выводится влага;
  2. Второй этап – собственно пиролиз. Температура повышается до 300-350 градусов и из сырья начинает выделятся газ, который выводится наружу через специальные отверстия или патрубки в конструкции.
  3. Прокалка угля. Температура внутри реторты достигает своего высшего значения, 500-550 градусов. На данном этапе от древесины отделяются смолы и не конденсируемые газы.

 

Сырье для изготовления древесного угля.

Древесный уголь изготавливают из древесины и отходов древесины любых пород. Для этих целей подходят все отходы: опилки, щепа, обломки, ветки. Крупные части материала используют в натуральном виде, а мелкие объединяют в брикеты.

 

 

Виды угля.

При производстве древесного угля используют разные породы древесины, разные технологии производства и соответственно получают уголь разных видов.

  1. По размеру выделяют:

– мелкий уголь;

- крупный уголь;

– угольные брикеты.

  1. По использованной породе древесины выделяют уголь классов «А», «Б», «В».

- «А» - уголь изготовленный из твердолиственных пород древесины;

- «Б» - уголь изготовленный из смеси твердолиственных и мягколиственных пород древесины;

- «В» - уголь изготовленный из смеси твердо-, мягколиственных и хвойных пород древесины.

Лучше всего  использовать твердолиственные породы, из них получается качественный, твердый и прочный уголь.

Также известны такие виды угля как «красный уголь» - его изготавливают при невысоких температурах из мяглокиственных пород древесины. Используют такой уголь для грилей и мангалов.

«Белый уголь» - изготавливается из дальневосточного белого дуба.

 

Свойства угля из дерева.

Уголь из дерева – это полностью натуральный и экологически чистый продукт, при производстве угля не используют никаких дополнительных компонентов.

При горении уголь практически не выделяет дыма и копоти, так как уголь дает не открытый огонь, а жар. Древесный уголь имеет низкий уровень зольности, а золу, которая все же образовалась в процессе сгорания угля, можно смело использовать в качестве органического удобрения.

Из-за своей натуральности идеально подходит для приготовления пищи, для использования на дачах, пикниках и в походах, имеет небольшой вес, что позволяет с легкостью транспортировать его.

Данный вид топлива имеет очень высокую теплоемкость, более 30000 кДж/кг.

 

Где применяют древесный уголь?

Чаще всего уголь из дерева применяют для получения электро и тепловой энергии.

Сферы применения угля из дерева можно условно разделить на:

  1. Бытовая сфера.

Древесный уголь применяют для отопления жилых помещений, благодаря его высокой теплоемкости он эффективно обогревает пространство.

- Для розжига каминов. Древесный уголь при горении практически не дымится, обладает низким процентом образования золы, что делает применение его в каминах очень удобным.

- Для приготовления пищи. Такое топливо используют в мангалах, барбекю для приготовления мяса или других продуктов. Уголь не дает огня, а дает жар и высокую температуру, что позволяет качественно и быстро прожарить продукт. При изготовлении древесного угля не применяют никакие химические добавки, что делает его полностью безопасным для использования.

  1. Промышленная сфера.

Уголь из дерева широко применяют в различных отраслях производства:

- Производство чугуна. В данной отрасли активно используют древесный уголь, он позволяет сократить затраты на производство, не содержит серы и фосфора, уменьшает выбросы в атмосферу по сравнению с каменным углем, чугун получается прочный, не склонный к разлому.

- Выплавка ценных металлов, таких как медь, марганец, латунь.

- Приборостроение и полиграфическая промышленность . Уголь из дерева применяют для шлифовки деталей.

- Производство пластмассы. Древесный угол используют в качестве наполнителя, что позволяет заменить дорогостоящий гранит и, соответственно, удешевить производство пластмассы.

- Фильтрация. Древесный уголь это абсорбент, который известен нам как активированный уголь. Его широко применяют в медицине, а также в фильтрах, для очистки воды от вредных примесей.

Ирина Железняк, Собкор интернет-издания "AtmWood. Дерево-промышленный вестник"

Насколько информация оказалась для Вас полезной?  Loading ...

Похожие статьи:

Copyright © atmwood.com.ua. Копирование материала разрешено при указании гиперссылки на источник

atmwood.com.ua

Древесный уголь

Что мы знаем о древесном угле? То, что он стал обязательной составляющей рюкзака среднестатистического туриста, что это незаменимая вещь в походах и пикниках, при приготовлении пищи. На самом деле, история древесного угля уходит глубоко в прошлое. Области же его применения не ограничиваются заурядным мангалом, они многочисленны.

Упоминания о древесном угле встречаются еще в Древнем Египте времен 4000 – 2680 гг. до н.э.. Участки Аравийской пустыни и Синайского полуострова изначально были очень богаты лесами. Именно на этих территориях производство древесного угля было очень крупным, пока лесные запасы не истощились. По некоторым данным, еще пещерные люди знали древесный уголь и пользовались им – они жгли его в пещерах, чтобы не было дыма. Запасали его после больших пожарищ, а также делали самостоятельно. Для этого прогорающие угли посыпали золой. Что касается России, то здесь древесный уголь использовался тоже с давних времен. Все кузнецы пользовались в работе только древесным углем. Производили его на Руси двумя способами: ямным и кучным. В первом случае древесину жгли в ямах. Во втором, из древесины собирали большие стога, обмазывали их толстым слоем грязи и торфа. Причем, сверху оставляли небольшое отверстие, через которое выходил воздух. Эта конструкция горела и тлела около месяца, а остывала еще дней десять. Об экологии речи не шло, и все продукты горения выбрасывались непосредственно в атмосферу. Производить древесный уголь промышленным способом начали на Урале. Современные же производства, экологически чистые и высокоорганизованные, начали появляться в конце XX – начале XXI веков.

Основной частью древесного угля является углерод. Древесный уголь по своему составу схож с каменным углем, в котором углерод также является основным элементом. По сути, и древесный и каменный уголь имеют в основе древесину. Только в каменном угле древесина разлагалась многие века при ограниченном доступе кислорода, а древесный уголь - это обугленная древесина, которую частично сожгли при недостатке кислорода.

Химический состав древесного угля включает в себя:
Углерод 80..92% (средний показатель 85%)
Кислород 5..15%
Фосфор 0,016..0,037%
Водород 4..4,8%
Летучие вещества не более 20%
Зола не более 3%
Влага от 2..4% до 7..15%
Удельная теплота сгорания (калорийность) 7000..8100Ккал/кг

В процессе обугливания состав древесного угля покидает большая часть влаги, серы, фосфора и кислорода. При этом потери углерода и водорода минимальны. Также остается и зола, которая не удаляется при обугливании. Причем, чем выше температура выжигания, тем меньше углерода остается в составе. Так, например, при температуре 450°С уровень углерода равен 85 %, а водорода – 3 %. Содержание фосфора зависит от вида древесины: в березовом древесном угле его содержится 0,037 %, в еловом – 0,017 %, а в сосновом – 0,016 %.

При небольшом содержании кислорода, находясь при обычной температуре, древесный уголь обладает способностью присоединять кислород. Поэтому одно из его свойств – склонность к самовозгоранию. Влажность по окончании процесса обугливания равняется 2-4 %, но она существенно возрастает в процессе хранения – до 7-15 %. Теплотворная способность древесного угля, произведенного при температуре 400-500°С, составляет 7000-8100 Ккал/кг. Для сравнения, калорийность каменного угля – 7200-8600 Ккал/кг.

Физический состав и свойства древесного угля:
Плотность (кажущаяся плотность) 260-380 кг/м?
Истинная плотность 130-150 кг/м? (в среднем 143 кг/м?)
Удельная поверхность 160-400 м?/г
Вес Около 210 г – 1 л
От 100 до 195 кг – 1 м?
Отношение объема пор к объему куска (пористость) 72-80 %
Средняя удельная теплоемкость 0,69-1,21 кДж/(кг.К) при 24 и 560°С
Теплопроводность 0,058 Вт/(м.К)
Удельное электрическое сопротивление 0,8.108 - 0,5.10? Ом.см

Древесный уголь очень пористый. Причем, отношение объема пор к объему куска зависит от сорта древесины: так у березового угля оно равно 72 %, а у елового – 80 %. Также от сорта древесины зависит и вес угля: 1 м? насыпного сухого елового угля весит около 100 кг, такой же объем березового угля весит около 180 кг, а букового – уже около 195 кг.

Различают кажущуюся плотность древесного угля и истинную. Кажущаяся плотность – это вес угля в том виде, как он есть, со всеми порами. Она тоже зависит от сорта древесины: из плотных пород получается плотный уголь, а из мягких – мягкий. Так у елового древесного угля кажущаяся плотность – 260 кг/м?, осинового – 290 кг/м?, а березового – уже 380 кг/м?. Истинная же плотность возрастает с температурой обугливания. К примеру, при температуре 350°С плотность угля равняется 1500 кг/м?. Если же температура возрастает до 1500°С, то плотность увеличивается до 1869 кг/м?.

Качественный древесный уголь имеет черный блестящий цвет с синим отливом. На изломе видно, что он хорошо сохранил структуру дерева. А вся его поверхность покрыта трещинами. По этим трещинам можно определить время обугливания (чем больше их, тем быстрее оно проходило). При ударе куски угля издают достаточно звонкий звук. Сам уголь легко разжигается и дает много тепла.

Существует два вида древесного угля: черный и белый. Белый уголь обугливается при низкой температуре. Лишь под конец ее резко увеличивают до 1000°С. Раскаленные куски достают из пламени и засыпают смесью песка, пепла и земли, чтобы охладить. Именно эта смесь делает поверхность угля белой. Коры у белого угля нет, она выжигается в процессе обугливания. Тогда как у черного угля обычно кора сохраняется. Поверхность у белого угля ровная и твердая. В Японии создают белый уголь из каменного или железного дуба. Такой уголь очень твердый и горит долго, поэтому он считается самым лучшим.

Различают древесный уголь, изготовленный из древесины смешанных лиственных пород, и из древесины твердолиственных пород (данная древесина более предпочтительна). Также классифицируют по размеру кусков: 6-12 мм – мелкий и больше 25 мм – крупный. Разделяют уголь и по ГОСТу: А – высший сорт, Б – первый сорт.

Процесс производства древесного угля достаточно прост: его выжигают в закрытом пространстве без доступа воздуха. Такая операция называется пиролизом. При высокой температурной обработке из древесины получается: древесный уголь, а также жидкие и газообразные продукты (ацетон, метанол, уксусная кислота, смолы и пр.). Но, несмотря на всю простоту, процесс пиролиза должен строго регулироваться. В противном случае, количество полученного древесного угля окажется меньше, а сам уголь будет мелким и пахнуть смолами. Главное правило: во время производства к процессу не должно быть доступа воздуха. К слову, лучшим древесным углем считается тот, который выжгли при температуре, не превышающей 400-500°С.

Современные предприятия, на которых производится древесный уголь, оснащены специальными ретортными печами. Весь процесс проходит непосредственно в такой печи. Предваряет ее топка (1), далее идет камера, в которой происходит процесс пиролиза (2). Следующая часть – сушильная камера (3). По обеим сторонам печи располагаются реторты, слева с подготовленными дровами (4), а справа – с остывающим углем (5). Завершает установку вытяжная труба (6). Камеры пиролиза и просушки угля разделены, благодаря чему тепло используется с большей пользой. Причем, пламя образуется за счет горения летучих продуктов, а не за счет горения дров. Летучие продукты, которые выделяются при сгорании, переносятся обратно в топку и там сгорают.

По статистическим данным, в настоящее время в мире производится около 9 млн.т. древесного угля в год. Причем, большую часть из этого количества производит Бразилия – около 7,5 млн.т. Доля России в общей сумме производимого угля – 100 тыс.т. в год. Мы используем импортируемый древесный уголь из Китая, Украины и Белоруссии. А количество потребляемого угля на одного человека в год составляет всего 100 граммов. Лидером по потреблению древесного угля является Япония – около 60 кг на человека в год. В странах Европы этот показатель равен примерно 20 кг.

Применение древесного угля лежит во многих областях:

- металлургическая промышленность использует его в качестве восстановителя, то есть для отделения металла от руды, а также, чтобы защитить отливаемый металл от окисления. Ценное качество угля при этом – минимальный процент серы и фосфора в составе.

- цветная металлургия и производство ферросплавов используют его в качестве компонента шихты.

- радиоэлектронная промышленность применяет его для производства кристаллического кремния.

- промышленность использует его как реагент для выработки сероуглерода (из него, в свою очередь, производят искусственное волокно, целлофан и даже ядохимикаты).

- при производстве активированных углей древесный уголь играет главную роль.

- при производстве электродов древесный уголь является основой.

- в сельском хозяйстве его применяют как добавку в рацион домашнего скота и птиц, а также как удобрение для почвы.

- при производстве пищевого красителя.

- косметическая отрасль использует его при производстве средств по уходу за волосами, телом и лицом.

- при приготовлении пищи его используют в барбекю, шашлычницах, грилях.

- используется населением как экологичный вид топлива.

Поистине, области применения древесного угля очень разнообразны и обширны. Что же касается Японии, где древесный уголь потребляется повсеместно, то там его закладывают в фундамент зданий, добавляют в мыло, печенье и зубные щетки, и даже играют на нем, как на ксилофоне.

Подводя итог, можно сказать, что древесный уголь обладает очень ценными качествами, являясь одновременно и топливом, дающим большую теплоотдачу, и топливом, абсолютно не загрязняющим окружающую среду.

defro.pro

Древесный уголь - это... Что такое Древесный уголь?

Древесный уголь (частично тлеющий). Видео горения древесного угля

Древе́сный у́голь — микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха. Применяется в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, чёрных и цветных металлов, активированного угля и т. д., а также как бытовое топливо (удельная теплота сгорания 31,5—34 МДж/кг). Древесный уголь классифицирован в системе стандартов — ГОСТ 7657-84 «Уголь древесный».

Древесный уголь зарегистрирован в качестве пищевого красителя под кодом E153.

Пиролиз древесины

Пиролиз — первый процесс, происходящий при горении древесины. Языки пламени образуются за счёт горения не самой древесины, а газов — летучих продуктов пиролиза. При пиролизе древесины (450—500 °C) образуется ряд веществ таких как: древесный уголь, метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон, смолы и др.

Этот процесс используется в пиролизных котлах. Процесс газификации древесины (пиролиз) происходит в верхней камере котла (загрузочном пространстве) под действием жара и при ограниченном доступе воздуха. Возникающий древесный газ протекает через слой жара, достигает сопла и смешивается там с вторичным воздухом.

История

В России древесный уголь производили издревле. Невозможно представить старую русскую деревню без кузницы. Кузнечные горны работали на древесном угле. Наиболее распространенными способами получения были кучное и ямное углежжение. Вариантами кучного были «стог» и «кабан». Эти технологии были примитивными, процесс продолжался до месяца и требовал периодического контроля и обслуживания. Все газообразные и жидкие (в парах) продукты распада (а это около двух третей от исходной массы абсолютно сухой древесины) выбрасывались в атмосферу. Массовое производство угля по таким технологиям было возможно только в XVII—XVIII веке, когда плотность населения была низкой и многие территории не освоены. Уже с XIX века в России предпочитали простейшие кирпичные печи для изготовления угля.

Родиной промышленного производства древесного угля следует считать Урал. Демидовское чугунно-литейное производство поднялось именно на древесном угле. Все знаменитые решетки и другие виды чугунного литья, украшавшие Петербург, были сделаны на Урале.

Возврат к кучному углежжению имел место в первые годы Советской власти на фоне развала промышленности. Затем были построены крупные углевыжигательные заводы (Аша, Сява, Амзя, Молома, Верхняя Синячиха), которые обеспечивали относительно экологически чистое производство угля. Одновременно, особенно на Северном Урале, продолжали работать разные модификации простейших кирпичных печей.

Новый виток с появлением многочисленных вариантов экологически грязных металлических печей пришелся на постперестроечный период. Ослабление санитарного контроля, хищнические бесконтрольные вырубки стали основой развития кустарного углежжения в железных «бочках» с пристроенными топками разной конфигурации. В условиях бесконтрольности это дело стало привлекательным, и им занялось множество предприимчивых, но безграмотных людей. Некачественный уголь производился с низким выходом, но пользовался спросом.

В первом десятилетии XXI века наступает новый этап. Строится несколько крупных предприятий по производству кристаллического кремния. Каждому из них нужно на несколько порядков больше угля, чем производят кустарные установки. Их требования к качеству угля высоки и определяются регламентами их производства. Их потребности могут быть удовлетворены только за счет грамотно организованного, достаточно крупного и экологически чистого производства. Такие углевыжигательные производства уже работают в ряде регионов России, и строятся новые.

Свойства

См. также

Литература

  • Козлов В.Н., Нимвицкий А.А. Технология пирогенетической переработки древесины - Гослесбумиздат, М.Л., 1954
  • Древесный уголь. — Лесная промышленность. М., 1979
  • Корякин В. И. Термическое разложение древесины. — Гослесбумиздат, М., 1962
  • Юдкевич Ю.Д., Васильев С.Н., Ягодин В.И. Получение химических продуктов из древесных отходов - изд. ЛТА, С.-Пб., 2002
  • Юрьев Ю.Л. Древесный уголь. Справочник. — Екатеринбург: Сократ, 2007. — 184 с. — ISBN 978-5-88664-298-8

Ссылки

dic.academic.ru

Полезно | Производство древесного угля

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 экзо

ecobowels.wordpress.com

Полезные свойства древесного угля. Статьи | ЗОНДИР

Древесный уголь – это уникальный продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха. Применяется в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, чёрных и цветных металлов, активного угля и т. д., а также как топливо в быту (удельная теплота сгорания 31,5—34 МДж/кг). Древесный уголь классифицирован в системе стандартов (ГОСТ) - ГОСТ 7657-84.

Главная проблема его использования состоит в том, чтобы использовать древесный уголь рационально. Это один из самых древних видов топлива, который производился на протяжении нескольких тысячелетий. Уголь пригодный продукт для применения в быту, сталелитейной и химической промышленности, сельском хозяйстве, а также во многих других отраслях промышленности. Сталеплавильная промышленность особенно нуждается в физических свойствах древесного угля.

Древесный уголь является самым дорогим сырьем для доменных печей. У древесного угля отличного качества очень высокая теплотворная способность. В развивающихся странах главным применением древесного угля в быту считается приготовление пищи или нагрев воды для бытовых нужд. Полезных свойств древесного угля достаточно много, их все не перечислить, зато их можно оценить даже в бытовых условиях.

Древесный уголь - масса углерода, которая состоит из множества каменноугольных материалов. Древесный уголь один из самых древних видов топлива, который производился на протяжении нескольких тысячелетий. Древесный уголь считается главным источником энергии во всем мире.

Древесный уголь сделан из большого количества естественных материалов, древесины, таких как гикори, дуб, клен, и фруктовые деревья. У них уникальный аромат и особенность давать лучший сорт древесного угля. Лучшие сорта древесного угля изготавливают из сырья с низким содержанием серы. Древесный уголь используется в определенных отраслях металлургии, для фильтрации органических составов, таких как хлор, бензин, пестициды, и другие ядовитые химикаты в воде и воздухе.

Древесный уголь будет полезен и в будущем. Следует учесть, что использовать его необходимо разумно. Он будет иметь ценность во все века. Качество древесного угля определяется различными методами и способами, с учетом различных требований Эффективность использования заключается в передаче максимального количества высокой температуры объекту, который будет нагрет. Он используется для приготовления, обогрева помещений, или как продукт для доменной печи. Эффективность в целом зависит от рационального использования древесного угля.

Древесный уголь нашел свое широкое применение в сталелитейной и химической промышленности. Древесный уголь экспортируется во многие страны. Покупатели имеют возможность пользоваться им, раскрыть полезные качества древесного угля, что обеспечивает возможность для импортирования древесного угля.

Полезные свойства древесного угля в промышленности

Не менее важные химические и физические свойства древесного угля. Он нашел специальное применение в промышленности. Именно сталеплавильная промышленность нуждается в физических свойствах древесного угля. Древесный уголь - самое дорогое сырье для доменных печей. Физические свойства древесного угля влияют на конечный продукт доменной печи, тогда как химические свойства больше влияют на количество древесного угля, необходимого на тонну железа для конечного состава железа или стали.

Древесный уголь используется для доменной печи, как топливо при плавке метала, он должен быть сильно спрессованным. Но менее спрессованным, чем кокс, сделанный из каменного угля и поэтому доменные печи должны быть рассчитаны по вместимости на кокс из древесного угля. Способность сопротивления печи к разлому при плавке металла и сохранения постоянной циркуляции воздуха, который необходим для поддержания производительности и однородности процесса.

Полезные свойства золы, конечного продукта из древесного угля

Содержание золы в древесном угле колеблется от 0,5 % до 5 %, в зависимости от породы древесины и количества примесей в виде песка и земли. У древесного угля отменного качества содержание золы приблизительно равняется 3 %. У него возможно очень высокое содержание золы - приблизительно 5-10 %. Древесный уголь отменного качества не используется в доменных печах.

Чтобы достичь лучших результатов, данный древесный уголь хорошего качества нужно эффективно жечь. Это особенно важно для полного сгорания древесного угля, как снаружи, так и внутри. Промышленные печи для сжигания древесного угля, такие как доменные печи, печи для спекания, обычно разрабатываются для эффективного использования и применения. Главное использование древесного угля в домашних хозяйствах развивающегося мира - для нагрева воды, приготовления пищи или нагрева воды для бытовых нужд. Древесный уголь также безопасен для приготовления пищи на открытом огне. При приготовлении пищи мы используем высокую температуру, выделенную при сгорании древесного угля приблизительно на 30 %, оставшиеся 70 % практически непригодны.

zondir.ru

Уголь древесный березовый - применение и назначение

Древесный уголь представляет собой плотный, но при этом пористый высокоуглеродистый материал, который получают из лесоматериалов при помощи нагревания в условиях отсутствия воздуха. Процесс осуществляется в ретортах или печах. В процессе сгорание этого сырья почти не образуется сажа и копоть, в то время как жар сохраняется довольно долго.

Уголь древесный березовый

Этот материал отличается высоким уровнем пористости, что гарантирует его повышенную сорбционную способность. Удельная площадь 1 г угля достигает 160-400 м2. Плотность угля из березы составляет 0,38, из сосны - 0,29, из ели - 0,26 г/см3.

Величина теплоёмкости этого материала зависит от количества влаги и температуры. Среднее значение удельной теплоёмкости полностью высушенного древесного угля равняется 0,2 ккал/кг. А показатель теплотворной способности материала, который был выжжен при 380-500 С, достигает 7500-8170 ккал/кг. Уровень влажности во время извлечения из печи достигает 2-4%. В период хранения сырья в изолированном помещении уровень его влажности увеличивается до 7-15%. Показатель зольности не должен превышать 3%, а включения летучих соединений должно находиться в пределах 20%.

В древесном угле может присутствовать нелетучий и летучий углерод, который можно удалить в процессе прокаливания в виде СО, СО2, СН4 и прочих углеводородов.

Состав получаемого материала находится в прямой зависимости от температуры обугливания: при повышении градусов увеличивается объем углерода и уменьшается доля водорода, кислорода и азота. К примеру, в материале, который получен при 450С, находится в сухом остатке: 84,9% углерода, 3,1% водорода, и 12% смеси кислорода с азотом. Наличие фосфора в материале, который получен из неокоренных лесоматериалов, достигает: 0,016% в сосновых, 0,017% в еловых и 0,037% в берёзовых. При обычной температуре уголь имеет способность присоединять кислород, вследствие чего может самовозгораться.

Древесный уголь получают как из лесоматериалов твёрдолиственных сортов, так и из лесоматериалов смешанных лиственных сортов. Этот материал может быть мелким (6-25 мм) и крупным (свыше 25 мм). Выход древесного угля достигает 30-40% от массы сухих лесоматериалов.

Древесный уголь повсеместно используется в народном хозяйстве. Главными областями, в которых он используется, является чёрная (доменные печи) и цветная (изготовление кремния, алюминия) металлургия, изготовление CS2, активированного угля. Так же это сырье востребовано в производстве стеклянных предметов, краски, электродов, пластмассовых и полимерных изделий. Кроме этого он применяется для жарки шашлыков.

Весь уголь, сегодня используемый, можно назвать древесным. Называемый каменным, например, антрацит, представляет собой лесоматериалы, пролежавшие в земле сотню миллионов лет. Сегодня в кузницах массово используют каменный уголь, однако эта практика применяется сравнительно недавно. Ковали раньше на древесном угле, и, следовательно, кузни располагались рядом с лесом – источником дров.

Однако березовый уголь обладает рядом преимуществ перед каменным:

  • он не представляет угрозы для атмосферы, потому что не содержит серы и фосфора
  • на этом сырье возможна работа при медленном дутье, то есть металл гораздо меньше времени будет подвергаться окислительному действию, отрицательно влияющему на сталь при повышении температуры
  • он является возобновляемым ресурсом, при условии грамотного использования.

Для домашнего применения, к примеру, жарки шашлыков, наилучшим сырьем можно назвать березовую древесину, которая позволяет получить быструю теплоотдачу и высокий жар. После этого произошла промышленная революция, и каменный уголь стали добывать в шахтах.

Нашел древесный уголь применение и в сельском хозяйстве. В строительной отрасли его используют в качестве материала для гидро-, теплоизоляции. Вследствие прекрасных адсорбирующих показателей он применяется в разнообразных очистных процессах.

Сегодня в условиях недостатка свободного времени все время ведется борьба за экологию, поэтому древесный березовый уголь очень часто используется в приготовлении продуктов — гриль, на открытом огне: в барах очень популярно приготовление пищи перед клиентами на открытом огне. Его очень удобно использовать в мангале, гриле, барбекю, в шашлычницах, каминах.

Производство и преимущества

Как же производят древесный уголь? Для осуществления этого процесса специальную печь закладывают и поджигают березовые поленья. Когда прогорание древесины произошло, в печь перестают подавать кислород. После того начинается обугливание или пиролиз. По завершению этого процесса, уголь охлаждают и достают из печи. После этого его остается только просеять и упаковать.

Сегодня в нашем государстве работает ГОСТ 7657-84 и ГОСТ 7657-94. Физико-химические свойства этого материала должны удовлетворять требованиям, обозначенным в ГОСТ 7657-94.

К основным достоинствам древесного березового угля для бытового использования можно отнести:

  • высокий уровень экономичности и компактности
  • легкость заготовки
  • быстрый розжиг угля
  • отсутствие дыма
  • отсутствие опасных веществ во время горения
  • приятный березовый аромат. Мясо или рыба, приготовленная на таком угле, отличаются прекрасным ароматом
  • высокий уровень теплоотдачи
  • длительный период горения. Березовый уголь обеспечивает правильную прожарку блюд.

Почему уголь, а не дрова? Причин много, но главными можно назвать:

  • отсутствие пламени, и, следовательно, более равномерное приготовление. Ведь для того, чтобы мясо приготовилось на костре нужен именно жар, а не пламя
  • высокая экономичность. При сгорании дров образуется лишь 10% угля от объема дров.

Березовый активированный уголь

Активированный уголь представляет собой пористый материал, получаемый из разного органического углеродосодержащего сырья, к примеру, из древесного угля, каменноугольного или нефтяного кокса, скорлупы кокоса. Отличается присутствием колоссального количества пор, вследствие чего характеризуется крайне большой удельной поверхностью. Все это обуславливает его повышенную адсорбционную способностью. Разные технологии получения дают разный результат, 1 грамм активированного угля имеет площадь поверхности от 500 до 1500 м2. Он используется в медицине и промышленности для того, чтобы очистить или разделить определенные соединения. Существует два главных способа, при помощи которых такой уголь удаляет грязь из жидкости: адсорбция для удаления органики и каталитическое окисление для удаления хлора и хлорамина.

Используемое сырье предварительно обугливают, а потом подвергают активации, которая заключается во вскрытии пор, расположенных в углеродном сырье. Этот процесс осуществляется термохимическим способом. Прежде всего сырье пропитывается хлоридом цинка или карбонатом калия, в условиях отсутствия воздуха, а также при помощи обработки перегретым паром или углекислым газом при 800—850 C.

Сферы использования:

  • средства индивидуальной защиты дыхательной системы. Противогаз, который придумал Н. Д. Зелинский, спас огромное количество людей во время первой мировой войны, когда Германия отравляющие вещества
  • изготовление сахара. Изначально в очистке сахарного сиропа от красящих веществ пользовались костной мукой. Но такой сахар нельзя было кушать во время поста, потому что он имел животное происхождение. По этой причине сахар либо вообще не очищали, либо использовали для этой цели древесный уголь
  • изготовление терра прета — удобрения, которое получают компостированием органических отходов при помощи силосования. В этом процессе главную роль выполняет активированный древесный уголь
  • фармакологическая отрасль, в качестве энтеросорбирующего, дезинтоксикационного и противодиарейного средства
  • очистка питьевой воды.

wood-prom.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о