Ювелирное обозрение

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.

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.

Я начал изготовлять древесный уголь из-за сложившейся ситуации, когда о каменном угле, и тем более коксе в наших краях можно было только мечтать. Но это не отменяло того факта, что для ковки нужно было все равно что-то искать.

Поэтому я решил пойти по двум направлениям поисков, которые могли привести к топливу, альтернативному каменному углю. Попробовал работать с бытовым газом (газовыми горнами), и пытался получить свой древесный уголь, так как его покупка стоила бы мне больших денег. Помогло то обстоятельство, что у меня фруктовые деревья были в достаточном количестве. Мои соседи по даче начали активно строить коттеджи, для этого они освобождали строительные площадки, вырубая и выкорчевывая десятки деревьев, и с радостью отдавая их мне. Однако после изучения вопроса по углю мне стало известно, что для пережога дрова со свежесрубленных деревьев не походят – нужна древесина, хорошо высушенная. Поэтому в качестве теста я начал жечь обрезки просушенных липовых досок – по случаю их у меня оказалось предостаточно.

Как получить древесный уголь в домашних условиях

Что касается бочки – желательно брать бочку с толстыми стенками на 200 литров. В нижней части, возле дна, врезаем штуцер. В моем случае я получил бочку от соседа – в ней уже был ввинчен сгон, так как она использовалась для летнего душа. Через штуцер я сделал принудительный поддув воздуха к бочке.

Здесь я воспользовался старым пылесосом советского производства.

Присоединение к бочке металлической трубой.

Что касается производительности и расхода дров: я использую 3 бочки, первая служит для сжигания угля, две другие бочки – для готовых наколотых чурочек (когда ими наполняю бочку, то ее потряхиваю). Так я получаю относительную норму дров на одну партию угля.

На дне бочки я развожу маленький костер, и пока он разгорается, докладываю дров.

Горение следует все время контролировать. Со временем вы увидите, когда наступает момент, где дрова через поддув достаточно хорошо разгорелись, но не прогорели до золы – тогда-то и нужно докладывать следующую порцию дров. Чтобы поддерживать нужный поддув следует постоянно включать и выключать пылесос. Чтобы посмотреть в бочку, возможно, на землю придется то-то подкладывать, из-за сильного жара и дыма ничего особо не видно. Я сделал подставку из стопки резины для дорожек.

Чтобы закрыть бочку, проще всего взять родную верхнюю крышку – но такой у меня не нашлось, поэтому я подогнал для этого листовую двойку. Чтобы замазать все отверстия, через которые может проникнуть в бочку воздух, я использовал землю, разведенную с водой до густоты раствора. Также у дна я присыпал землей штуцер.

На завершающем этапе посыпки дров всегда есть риск, что нижние слои угля могут быть пережжены в золу, поэтому я не даю дровам верхнего слоя разгореться как следует. Из-за этого дрова в некотором количестве уходят «в брак» – для следующей партии.

Бочку я не открываю до того времени, пока она не остынет по всей поверхности. Если есть какие-то еле теплые места, значит где-то еще горит. Обычно же, когда я вечером герметично закрою бочку, то на утро она уже будет холодной, а значит готовой.

Получать уголь в бочке еще удобно потому, что его удобно выгружать. Для этого просто нужно бочку перевернуть. После получения очередной партии угля в бочке оказывается много золы и мелких фракций угля. Перед тем, как насыпать уголь в мешки, я весь полученный уголь просеиваю.

С одной бочки я получаю два мешка рабочего угля и примерно одну бельевую выварку недожженных дров.

Древесный уголь используется человечеством уже много веков. Он имеет высокое содержание чистого углерода (от 80 до 90%) и благодаря этому относится к наиболее эффективным видам топлива. Древесный уголь активно используется как в промышленной, так и в бытовой сфере.

В данной статье подробно рассмотрим, как получить древесный уголь в домашних условиях. Это позволит вам значительно сэкономить на покупке готового бездымного топлива.

Как изготовляют древесный уголь в домашних условиях

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.

Сфера применения

Древесный уголь используется в промышленности в следующих целях:

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

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

Важно! Если древесный уголь используется в помещении (для отопления или приготовления пищи), то разжигать его рекомендуется без применения химических средств для растопки. Это позволит избежать появления неприятного запаха и падания в пищу вредных веществ. Розжиг углей в таком случае ведется с использованием бумаги и сухих лучинок.

Технология производства

Широкое применение древесного угля в промышленности требует его заготовки в больших объемах. Сырьем для этого служат крупные отходы деревообрабатывающего производства. Именно поэтому печи для пережигания угля устанавливают на территории деревообрабатывающих предприятий или в непосредственной близости от них.

Организация производства угля рядом с деревообрабатывающими предприятиями

Технология углежжения позволяет из сырой древесины получить продукт с максимально высоким содержанием углерода. С этой целью посредством пиролиза из сырья удаляют все остальные вещества органического и неорганического происхождения.

Пиролиз – это процесс термического разложения материала в условиях дефицита кислорода.

Производство угля из древесины включает следующие этапы:

• Предварительная подготовка древесного сырья.
• Сушка древесины. Пиролиз требует минимального содержания влаги в сырье и обязательную сушку древесины при температуре не выше 150°С.
• Процесс пиролиза. Древесный полуфабрикат нагревают до 150-350°С, ограничив при этом приток кислорода в камеру. В результате термического разложения древесины начинается процесс образования угля с выделением пиролизных (горючих) газов.
• Процесс прокалки. Для выделения из угля газообразных остатков лишних веществ (в первую очередь смол) нагрев повышают до 500-550°С.
• Процесс восстановления. Производят охлаждение полученного угля.

Соблюдая все технологические требования, в промышленных масштабах можно получить древесный уголь высокого качества с 90% содержанием углерода.

Промышленная печь для углежжения состоит из:

• цилиндрического или прямоугольного корпуса,
• топочной камеры.

Как изготовляют древесный уголь в промышленной печи

• поверх камеры установить две реторты (емкости закрытого типа);
• заполнить реторты сырьем;
• нагреть древесину извне;
• стенки емкостей передадут тепло содержимому, помимо этого в процессе пиролиза задействуется выделяемое древесиной в ходе термической реакции тепло.

Изготовление угля из дерева в промышленной печи:

• в одной из реторт промышленной печи проходит процесс пиролиза;
• во второй реторте производится сушка сырья;
• дожигаются выделяющиеся при пиролизе горючие газы;
• выделенная тепловая энергия тратится на сушку сырой древесины;
• производится прокаливание готового продукта;
• осуществляется выгрузка и подготовка к фасовке: для этого крупные куски дробят до требуемой фракции;
• уголь ссыпается в мешки или пакеты;
• при необходимости выполняется брикетирование продукта.

Кроме промышленной существует также печь непрерывного действия. В этом случае все операции по превращению древесного сырья в топливо проходят в одной емкости одновременно. По высоте эта емкость разбита сверху вниз на разные температурные зоны: сушка, пиролиз, прокалка, восстановление.

Изготовление древесного угля своими силами

Если вы располагаете подходящим сырьем и желаете сэкономить на покупке этого недешевого топлива, то вам будет интересна информация о том, как сделать древесный уголь своими руками.

В качестве древесного сырья лучше использовать тот материал, который имеется в наличии в большем количестве или который проще достать.

Качество полученного топлива зависит от характеристик древесины:

• марка А — из дерева твердых пород (берёза, вяз, дуб, граб);
• марка Б — хвойная древесина (пихта, сосна, ель) + древесина из списка А;
• марка В — дерево мягких пород (ива, ольха, липа, тополь и т.д.).

Наиболее доступное и распространенное сырье — березовые дрова. Полученное из них по технологии пиролиза топливо характеризуется высокой теплотой сгорания и ровным жаром. Такой уголь идеально подходит для мангала.

Чтобы сделать древесный уголь в домашних условиях прибегают к одному из двух методов:

• с помощью самодельной печи для углежжения, которая изготавливается из металлической бочки;
• с помощью пережигания в яме (классическая технология).

Изготовление в печи из металлической бочки

Используется металлическая бочка с толстыми стенками, объем которой подбирается в соответствии с количеством перерабатываемого сырья. Обычно используется емкость на 200 л. Если в бочке хранился бензин или иные нефтепродукты, ее предварительно выжигают.

Важно! Резервуары из-под химических веществ ни в коем случае нельзя использовать, так как процесс пиролиза может быть при этом нарушен. Кроме того, велик риск проникновения в топливо или полученное во время пережигания образование опасных для здоровья соединений.

Способ изготовления №1:

• Установить на дно бочки объемом 100-200 литров на ребро шесть огнеупорных или обычных полнотелых кирпичей.
• Развести между ними огонь с использованием бумаги, щепок или лучинок.
• Аккуратно добавить куски древесины, чтобы по мере сгорания угли заполнили промежутки между ними.
• Поставить на кирпичи металлическую решетку.
• Положить на решетку до самого верха плотными слоями ряд за рядом дрова.
• Заполнить бочку и подождать появления языков пламени на поверхности.
• Закрыть бочку куском листового железа, оставив с краю небольшую щель для минимального притока воздуха. О том, что процесс близится к завершению, можно узнать по цвету дыма: когда дрова прогорят, их цвет поменяется на сизый.
• Сдвинуть крышку бочки таким образом, чтобы емкость оказалась герметично закрытой.
• После полного остывания закрытой бочки можно выгрузить готовое биотопливо.

Обратите внимание! Ускорить процесс пережигания древесины поможет принудительная подача воздуха в заранее выполненное отверстие в нижней части емкости. Для наддува используют садовый пылесос-воздуходувку или обычный бытовой агрегат, включенный «на выдох».

Способ изготовления №2:

• Подготовить платформу, изолированную от грунта. Платформу делают из кирпичей, уложенных на кусок листового железа.
• Уложить дрова между кирпичами и развести огонь для нагрева бочки.
• Установить бочку на платформе.
• Бочку наполнить плотно уложенными кусками дерева и практически герметично закрыть металлической крышкой. Небольшие щели или отверстия необходимы для выхода газов.
• Когда температура внутри бочки поднимется до 350 градусов, начнется термическое разложение дров из березы или иной древесины. При этом из бочки будет выходить газ. Прекращение выхода газов означает завершение процесса окисления.
• Еще некоторое время оставить бочку на костре.
• Снять с огня и закупорить газоотводные отверстия в крышке.
• Оставить емкость до полного остывания.
• Открыть крышку и проверить качество собственноручно сделанного древесного угля.

Изготовление с помощью пережигания в яме

Этому способу уже несколько веков.

Изготовление древесного угля в яме

• В грунте делается яма цилиндрической формы с вертикальными стенками. При глубине приямка 50 см и диаметре около 80 см можно получить пару мешков углей.
• Плотно утрамбовать дно, чтобы избежать попадания грунта в готовое топливо.
• Развести в яме костер из щепок и веток.
• Плотными слоями подкладывать подготовленную древесину в хорошо разгоревшийся по всему дну огонь. Дрова добавляют по мере прогорания до тех пор, пока вся яма не заполнится углями (на это требуется порядка 3-4 часов).
• Прикрыть яму зелеными листьями и травой.
• Засыпать слоем земли и утрамбовать.
• Через двое суток яму можно раскрыть, извлечь, просеять готовое топливо, после чего расфасовать его по мешкам.

Расфасованный в мешках готовый древесный уголь

Внимание! Для получения древесного угля хорошего качества, нужно использовать дрова без коры. Это значительно снизит количество дыма в процессе. Имейте в виду, что куски древесины длиной более 30 см неудобны в использовании и для их прогорания требуется больше времени.

Заключение по теме

Имея представление, как сделать кусковой древесный уголь самому, можно заготовить качественное биотопливо и значительно сэкономить средства. Сырьем для этого могут послужить срубленные при расчистке участка деревья или закупленные дрова. При определенном опыте и сноровке можно получить древесный уголь хорошего качества без недожога или пережога.