Печь для производства древесного угля своими руками из бочки

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 04.10.2024

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!

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.

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.

Бочку в выкопанной яме уложил, таким образом, чтобы ее большая часть омывалась продуктами сгорания, для чего между стенками ямы и бочкой всунул по два кирпича с каждой стороны, а образовавшиеся сверху щели закрыл несгораемыми листами и верх утеплил минеральной ватой, хотя, в принципе можно утеплить и слоем земли, просто в моем случае с ватой было меньше хлопот. Бочку набил горбылем, в центр положил бревно диаметром около 20 см, которое видно рядом с бочкой на снимке в начале статьи. Короче, бревно оказалось окруженным слоем горбыля. Проем в бочке, за отсутствием крышки, закрыл листом толстого железа (4 мм толщиной), подпер его, заделал щель глиной и засыпал землей для теплоизоляции.

Схема углевыжигательной печи из бочки в яме

Часа два-три жег под бочкой мусор, затем оставил дрова на просушку, полагая, что разогревшаяся древесина будет продолжать сохнуть и без сжигания топлива. Часа через четыре из бочки попер едкий дым – оказалось, что бочка чуть просела и глина, которой замазал щели, дала трещины. Быстро засыпал землей как щели сверху (что следовало сделать сразу, а не замазывать глиной), так и топку. Происходило это уже поздно вечером, поэтому оставил все до утра.

Углевыжигательная печь со снятым утеплением

Утром решил посмотрить что получилось в бочке – на какой стадии остановился процесс. Раскрыл бочку – она была очень горячей – плюнешь – шипит и скатывается в шарики, прыгающие по поверхности, как вода на раскаленной сковороде. Оставил до вечера.

Вечером извлек содержимое. Результат оказался, по крайней мере для меня, более чем интересным.

Доски, ближе к стенкам, не переуглились

Во-первых, у стенок бочки доски только потемнели, но не переуглились. Но на изломе цвет их поменялся на коричневый с красноватым оттенком:

Помимо этого нагреблось 30-литровый бачок древесины, обуглившейся до полностью черного цвета в изломе. Но самое интересное: толстое бревно, лежавшее в середине, переуглилось полностью!

Бревно, лежавшее в центре бочки, обуглилось полностью

Т.е., что мы имеем? Бревно, расположенное в центре, было хорошо утеплено расположенной вокруг него древесиной, и не смотря на то, что, окружающая его древесина почти не обуглилась, оно переуглилось за счет идущих внутри древесины экзотермических реакций, без доступа воздуха.

Очень наглядно, как мне кажется.

Вывод. Я полагаю, что исходя из этого опыта, сделать во дворе котельную, которая бы не только окупала тепло для дома, но и приносила доход – не проблема. Для этого нужно расположить две бочки рядом (разумеется из более толстого металла), но разделить топки, таким образом, чтобы в одной топке разводить огонь и дымвые газы направлять в топку другой бочки для сушки дров в ней. Такая система может иметь место для владельцев частных домов в сельской местности, которые могут объединиться в артель и иметь дополнительный источник дохода там, где они имеют одни затраты.

Древесный уголь – весьма востребованный продукт, использующийся дачниками, отдыхающими, любителями барбекю и шашлыка, а также населением, проживающим в южных регионах страны с малых количеством древесины для отопления жилых помещений. Его производство просто, экономично и экологически безопасно.

Производят его методом пережигания дров в специальных углевыжигательных печах. Выбор таких устройств на сегодняшний день огромен. Существуют как серийные печки, так и возможно изготовить печь для производства древесного угля своими руками. Производимый в подобных агрегатах древесный уголь можно разделить на 3 категории:

Черный уголь (получают из ивы, ветлы, ясеня, липы, ольхи, осины)
Красный уголь (получают из сосны, ели, лиственницы, кедра)
Белый уголь (получают из березы, вяза, бука, дуба).

Качество выходной продукции выше у лиственных пород деревьев, а количество получаемого угля больше у хвойной древесины.

Устройство и элементы

Все устройства для производства древесного угля можно разделить на две основные группы – стационарные установки и передвижные печки. Первые используются на больших производствах для изготовления солидных объемов продукции, а вторые – в производстве небольших партий угля в частном порядке.

Также существуют печи-ямы для пиролиза угля, выкопанные ниже уровня земли, но они постепенно уходят в историю в промышленном производстве, но еще широко применяются в приусадебных хозяйствах и в частных домовладениях.

Основными отличиями подобных агрегатов друг от друга является способ подачи температуры на древесину. Древесное сырье может нагреваться как с помощью раскаленных газов (ретортные печи), так и передачей тепловой энергии от стенок металлического резервуара, где происходит основной процесс сухой перегонки дров в угольную фракцию.

Загрузка обрабатываемого сырья может быть как автоматической, так и ручной. Для этого применяются вагонетки, транспортеры, либо ручной труд человека. Чертеж углевыжигательной печи для производства древесного угля представлен ниже:

Принцип работы

Сухая перегонка дров в древесный уголь происходит при 450 – 500 градусах Цельсия. Этот процесс называется пиролизом. Основной принцип получения древесного угля заключается во внешнем нагревании печи с заложенной внутрь древесиной до температуры в 280 – 300 градусов Цельсия. При достижении заданного значения в дровах начинаются термические процессы, связанные со значительным тепловыделением. За счет этого и происходит процесс пиролиза, то есть обугливания дров без их полного сгорания.

Сначала запускается механизм сушки, удаления лишней влаги из древесины. В этот момент очень важно подавать дополнительное тепло внешней оболочке углесжигательной камеры. В дальнейшем, дополнительная подача тепловой энергии уже не требуется, так как во время основного разложения дров оно уже выделяется, в достаточном количестве для окончательного завершения всего процесса.

Существуют однокамерные и трехкамерные печи для изготовления древесного угля. В трехкамерных печах процессы сушки, основного пиролиза и остывания готовой продукции происходят в разных отсеках. Это позволяет удешевить и ускорить производство продукции, поставив ее на поток. Но такие установки стоят дороже и их монтаж по силам только специалистам. Они применяются на крупных производствах древесного угля.

Преимущества кирпичного источника тепла

Поставить твердотопливный котел проще и дешевле, нежели возвести посреди дома отопительную печь из кирпича. С другой стороны, для работы агрегата необходимо смонтировать систему водяного отопления, а печка может обойтись и без нее.

Несмотря на дороговизну и сложность строительства, многие домовладельцы все же предпочитают кирпичные печи. Причины весомы:

Особенности размещения печи в доме.

Долговечность. При сжигании угля в топливнике любого обогревателя возникает довольно высокая температура, которая со временем разрушает стальные изделия. В то время как даже обычный керамический кирпич продержится не один десяток лет.
Чугунные теплообменники котлов рискуют растрескаться от перепада температур, кирпичная кладка же спокойно переносит температурный шок.
Теплоемкость. Печь из кирпича на угле аккумулирует в себе большое количество теплоты во время работы, а котлу для этого нужна буферная емкость, стоящая немалых денег.
Накопленное тепло кладка долго отдает в помещение после затухания угля в камере сгорания.
Печка выделяет здоровое приятное тепло, передаваемое посредством инфракрасного излучения и конвекции.

Поскольку угольные печи все равно не могут обходиться без дров, требуемых для растопки и разогрева, то в доме создается непередаваемая атмосфера, насыщенная натуральными запахами природы. Существует 2 разновидности таких источников тепла:

Изготовление своими руками

Небольшое устройство для получения малых объемов древесного угля можно изготовить самостоятельно. Для этого удобнее всего использовать небольшую бочку объемом 200 – 300 литров, либо другую железную емкость.

Чертеж

Но в качестве примера, ниже приведены 2 разных чертежа углевыжигательной печи, они достаточно большие (в домашних условиях их изготовить будет сложно):

Материалы и инструменты

Для изготовления подобной печи будут нужны следующие инструменты и материалы:

Бочка на 200 литров.
Бочка на 110 литров.
Труба 110 мм для дымохода.
Шамотные кирпичи.
Минеральная вата.
Лопата.
Электродрель с насадкой для сверления больших отверстий в металле.
Ножницы по металлу.

Инструкция по изготовлению

В 200 литровой бочке, в верхней части, по всей окружности делают отверстия (10-20мм). Снизу бочки делаются надрезы, далее их нужно вмять, как показано на фото ниже:

Схема печи на угле для дома

Конструкция угольной печи из кирпича почти не отличается от схемы обычной дровяной.

Она состоит из, расположенных в определенной последовательности: фундамента, зольника, топочной камеры, свода, дымохода.

Главное отличие угольной печи — укрепленная топка и увеличенный объем зольника (при сжигании угля получается большее количество золы, чем при прогорании древесины).

Также обязательно установленная колосниковая решетка большей площади (в идеале она заменяет дно топки).

Уголь в топочной камере печи прогорает снизу, поэтому стены отсека делают наклонными — такая конструкция помогает верхним слоям угля опускаться по мере их прогорания. Размеры стандартного устройства составляют 110х900см, высота без дымохода — около метра.

Как делать уголь?

Алгоритм действия следующий:

Сферы применения

Спрос на этот продукт достаточно большой, так как его, кроме отопления частных домов, можно использовать:

в производстве электродов, различных красок, стекла и хрусталя;
для производства кремня для полупроводников, бора, алюминия;
в металлургии — как восстановитель;
в качестве удобрения;
как добавку к кормам домашних животных;
при шлифовке и полировке деталей, используемых в полиграфии;
как изоляционный материал в строительстве;
как замену для графита в производстве пластмасс;
в производстве дымового пороха;
в производстве щеток, сопротивлений, контактов, которые устанавливаются в электрическую и электровакуумную технику;
в производстве активированного угля – в качестве сырья.

Из выделяющейся в процессе производства смолы производят уксусную кислоту для пищевой промышленности, метиловый спирт, растворители, канифоль, скипидар.

Как правильно выбрать готовую продукцию?

Выбирать печь для получения древесного угля для нужд своего производства следует, исходя из вида топлива, на котором она будет эксплуатироваться, предполагаемой мощности и количества производимого продукта.

Чтобы точно соблюдать технологические режимы, необходимо тщательно ознакомиться с технической документацией на изделие, какую температуру и какое время печь может выдавать, насколько быстро или медленно происходит та или иная стадия обработки сырья или продукта.

Следует учитывать и финансовые возможности предприятия, а также прогнозируемый срок окупаемости нового оборудования.

Наиболее популярными модели типовых печей для производства древесного угля являются:

Сфера использования

Древесина в условиях отсутствия кислорода нагревается до экстремального температурного режима. Результатом пиролиза становится уголь, который может использоваться на предприятиях или продаваться в торговой сети. Для бытовых целей приобретается расфасованный уголь. Он заменит дрова, когда необходимо растопить печь или приготовить блюдо на мангале.

Готовый продукт можно увидеть на фото древесного угля. К его достоинствам относят:

минимум атмосферного загрязнения продуктами горения;
отсутствие серных и фосфорных примесей;
незначительное образование золы после сгорания;
высокие параметры теплотворности;
возобновляемость сырья.

Древесный уголь, благодаря своим преимуществам, может использоваться в различных сферах:

при изготовлении фильтров;
в технологии получения кремния кристаллического типа;
в металлургической промышленности и сельском хозяйстве;
для производств пищевых красителей и активированного угля;
для изготовления краски, стекла и пластмассы;
при растопке печей и каминов.

Вывод

Древесный уголь – это востребованное сырье для многих целей экономики и бытовых нужд дачников и любителей отдыха на природе, шашлычников. Установка для его получения окупится быстро, она неприхотлива в использовании и обладает малым энергетическим потреблением.

Но нужно помнить и о правилах безопасности при работе с углевыжигательными печами. Все работы следует производить только на открытом воздухе, либо в помещении, оборудованном принудительной вытяжной вентиляцией от источника газообразования и горения.

(2 оценок, среднее: 4,00 из 5)

Свойства

Особенности меди: ее состав, структура и технология производства

При пиролизе древесины сохраняется структура её проводящих тканей, поэтому в образующемся древесном угле имеется большое количество капилляров и пор, обладающих большой суммарной поверхностью, что способствует его большой адсорбционной способности. При обычной температуре древесный уголь может адсорбировать различные вещества из их растворов, а также различные газы, в том числе инертные. При этом чем легче сжижается газ, тем лучше его адсорбирует древесный уголь. При нагревании адсорбировавший вещества древесный уголь выделяет их, вновь приобретая способность адсорбировать. Чтобы увеличить адсорбционную способность угля, его активируют нагреванием без доступа воздуха.

Способность к поглощению газов углём почти одновременно описали в 80-х годах XVIII века шведский химик Карл Вильгельм Шееле и итальянский учёный Феличе Фонтана. В России в 1785 году академик Товий Егорович Ловиц открыл и подробно исследовал явление адсорбции углём в жидкой среде, предложив применить его для очистки органических веществ.

В яме

На некотором отдалении от любых построек для этого способа углежжения роют яму в почве. Для пары мешков угля достаточно будет ямы в полметра глубиной и 80 сантиметров диаметром.

Дно ямы следует тщательно утоптать вручную либо специальным прибором. После утрамбовки на дне ямы разжигают костёр из хвороста, временами подбрасывая в него небольшие, но и не слишком маленькие дровишки.

Не стоит допускать попадание древесной коры в костёр, так как от её горения выделяется большое количество дыма, что негативно скажется на качестве итогового продукта.

Каждая новая порция угля должна закладываться в тот момент, когда предыдущая уже хорошо перегорела и уменьшилась в объёме.

После помещения новой порции содержимое ямы уплотняют, и повторяют операции до той поры, пока углубление не наполнится до краёв.

Черный уголь (получают из ивы, ветлы, ясеня, липы, ольхи, осины)
Красный уголь (получают из сосны, ели, лиственницы, кедра)
Белый уголь (получают из березы, вяза, бука, дуба).

Устройство и элементы

Принцип работы

Преимущества кирпичного источника тепла

Особенности размещения печи в доме.

Долговечность. При сжигании угля в топливнике любого обогревателя возникает довольно высокая температура, которая со временем разрушает стальные изделия. В то время как даже обычный керамический кирпич продержится не один десяток лет.
Чугунные теплообменники котлов рискуют растрескаться от перепада температур, кирпичная кладка же спокойно переносит температурный шок.
Теплоемкость. Печь из кирпича на угле аккумулирует в себе большое количество теплоты во время работы, а котлу для этого нужна буферная емкость, стоящая немалых денег.
Накопленное тепло кладка долго отдает в помещение после затухания угля в камере сгорания.
Печка выделяет здоровое приятное тепло, передаваемое посредством инфракрасного излучения и конвекции.