Углевыжигательная печь своими руками из бочки 200 литров

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 16.09.2024

Древесный уголь – это продукт пиролиза древесины без доступа кислорода. Процесс выработки древесного угля не представляет чего-то запредельно сложного. При желании его можно получить в кустарных условиях – в обычной земляной яме или металлической бочке. Но качество конечного продукта будет не слишком велико, при этом сам процесс довольно длительный по времени (около месяца) и трудоемкий.

Чтобы добыть древесный уголь, обычно используются отходы древесного производства: сучья, пни, кривые отрезы древесины, щепу и даже опилки. Также для получения древесного угля подходит торф.

В промышленных условиях для обжига древесины применяются специальные печи, в которых сырье проходит три стадии:

предварительную сушку;
термическое разложение;
постепенное охлаждение

Основная хитрость процесса – выдержать определенную температуру. В среднем она не должна превышать 280 градусов Цельсия. В дальнейшем готовое сырье можно использовать как дополнительное топливо на производстве, либо отправлять на продажу.

Древесный уголь в старину был широко распространен в кузнечном деле. Сейчас он находит куда более широкое применение:

медицина (производство антисептиков);
химическая промышленность (производство кристаллического кремния, черных и цветных металлов);
садоводство и сельское хозяйство (в качестве органического удобрения).

Углевыжигательная печь представляет собой вместительную огнеупорную емкость, приспособленную для поддержания определенной температуры. Процесс пиролиза в ней занимает уже не месяц, а вполне разумные несколько часов. Современные печи также построены по замкнутому принципу, то есть переработка древесины в них происходит непрерывно. Устройство действует по принципу реторты: в верхней камере происходит сушка сырого материала, в средней – пиролиз и прокалка угля, в нижней – остывание готового продукта.

Бывают также печи мобильные, предназначенные для переработки отходов на месте лесозаготовок. Как правило, это обычные стальные чаны с периодическим циклом переработки – то есть продукты горения выходят в атмосферу, но бывают и более продвинутые модели: двух или трехкамерные.

Углевыжигательные печи — устройство и конструкция

Сегодня существует достаточно большой выбор данного оборудование, углевыжигательные печи имеют разную конструкцию и работают абсолютно разными методами. Однако продукт при этом выдается совершенно одинакового свойства и качества. Начнем с того, что сами углевыжигательные печи могут иметь как передвижную, так и постоянную стационарную конструкцию. Это обусловлено тем, что в некоторых случаях необходимо проводить пиролиз древесины на определенном участке работ.

Например, на участках по лесозаготовительным работам, на строительных площадках и тому подобных местах. Стационарные печи соответственно используются в постоянном, неизменном месте работы, где происходит непрерывный процесс пиролиза. Отличие этих углевыжигательных установок от мобильного варианта в основном заключаются в том, что постоянные установки как правило, имеют достаточно большие размеры и выполняют огромные объемы работы. То есть, данные печи, являются наиболее производительными.

К тому же, в данных установках возможно использование различных видов топлива. В отличие от мобильных установок, где в основном топливом служат так называемые отходы производства древесины. Часто углевыжигательные печи используют в качестве так называемого элемента утилизации, таким образом, получается, убить двух зайцев одним выстрелом, а именно и производить уголь, не затрачивая при этом средств на топливо, и использовать остатки деревообрабатывающего производства, не принимая специальных мер для его утилизации.

Самих конструктивных решений углевыжигательной печи на сегодняшний день имеется в большом количестве, причем процессы в них проистекают совершенно одинаковые. О самом простом и дешевом варианте было сказано выше, то есть печь работает за счет самого дерева и таким образом не применяется дополнительного вида топлива.

Обязанности выжигальщика древесного угля

Углевыжигательная печь полного цикла работает непрерывно, поэтому требует некоторых навыков в её обслуживании. Специалист, который этим занимается, следит за правильностью выжига древесины, бесперебойностью подачи сырья и выполняет мелкий ремонт на месте.

В обязанности выжигальщика древесного угля входит:

Приемка сырья;
Разжигание печи;
Контроль процесса;
Регулирование режимов работы печи;
Охлаждение готового угля;
Фасовка и упаковка конечного продукта

Работа выжигальщика древесного угля сопряжена с большими физическими нагрузками. На предприятиях чаще всего происходит посменно, на лесозаготовительных комплексах возможен вахтовый вариант работы.

Квалификации выжигальщика древесного угля

В данной профессии, как и любой другой рабочей специальности, есть свои квалификационные разряды. Всего их три:

– простая механическая работа (транспортировка сырья, укладка древесины, разжигания костра и т.д.), а также обслуживание рабочего агрегата;

– выжигание древесного угля на углевыжигательных печах под присмотром более квалифицированного работника. Сортировка готового продукта на фракции, обслуживание печи и т.д.

– подготовительные работы и процесс выжигания угля в печах, приемка сырья, маркировка, сортировка и упаковка готового продукта.

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.

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.

Средняя оплата труда выжигальщика древесного угля в России

Труд любого низкоквалифицированного рабочего в России оплачивается не очень хорошо. Как правило, выжигальщики вынуждены выполнять эти обязанности на ставке обычного разнорабочего – это около 14000 рублей. Исключение составляют лишь специалисты 4 разряда. Оплата их труда немного повыше – в районе 20000 – 25000 рублей.

В итоге нельзя сказать, что профессия выжигальщик древесного угля является очень привлекательной для будущих рабочих.

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:

Для каких целей используют древесный уголь

Весь уголь, используемый человеком, по своей сути является древесным. Однако тот, который пролежал в земле миллионы лет, принято называть каменным.

Рассмотрим, для чего же сегодня необходим материал, получаемый из древесины различных пород в углевыжигательных ямах или печах:

Основная функция – топливная. Для любителей загородного отдыха – это, прежде всего, шашлыки. Для кузнецов-кустарей – оптимальный энергоноситель, с помощью которого можно создавать среду, требуемую в горне.
Это естественный адсорбент, применяемый в фильтрах для воды.
В качестве компонента при производстве лекарственных препаратов.
В роли ингредиента в производстве дымного пороха. В этом случае используется уголь, полученный из древесины при низких температурах.

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.

Углевыжигательное оборудование непрерывного действия

Отдельную группу составляют печи углевыжигательные, в которых дымовые газы от сгорающего топлива попадают в камеру, проходят через древесину, присоединяют к себе пары и газы, являющиеся продуктами сушки и обугливания древесного сырья, и выходят наружу. В них процесс пиролиза проходит наиболее равномерно, поскольку древесина непосредственно контактирует с теплоносителем, подающимся снизу. Но в пирогазах содержатся в большой концентрации химические соединения, которые являются продуктами разложения древесины, поэтому нужно устанавливать дополнительное оборудование для полезного использования или сжигания побочных продуктов пиролиза.

Так работают непрерывно действующие вертикальные реторты, в камере которых сушится древесина вверху, пиролиз проходит в среднем слое, прокалка угля и его остывание – в самом низу.

Непрерывно работают и печи углевыжигательные со сменными контейнерами или ретортами. Принцип действия таких установок состоит в том, что каждая последующая партия сырья нагревается до необходимой температуры за счет экзотермической реакции в предыдущей.

При этом процесс образования угля происходит в каждой реторте независимо от остальных, а печь, в топку которой отводятся пиролизные газы, располагается отдельно от сменных камер.

Реторты и камеры для пиролиза изготавливаются из металла с теплоизоляцией.

Преимущества и недостатки

Основными преимуществами агрегатов для получения древесного угля являются:

Доступное сырье.
Простота обслуживания.
Быстрая окупаемость установки.
Возобновляемость сырья.
Высокая экологичность конечного продукта.

Основные недостатки таких устройств:

Сложность в изготовлении трехкамерных агрегатов.
Труднодоступность дров в южных регионах.

Характеристики и конструкция углевыжигательной печи

Производители углевыжигательных печей, как зарубежные, так и отечественные, в качестве первой характеристики указывают рабочий объем одной камеры и общее количество камер в печи. Потом обычно указывается объем дров с заданными размерами и влажностью, который можно в печь единовременно загрузить. Этот показатель важен для соблюдения следующего параметра – продолжительности в часах основного рабочего цикла.

Чтобы определить эффективность работы конкретной модели, задаются два параметра для древесины одной породы – расчетное количество загружаемых в пиролизную камеру дров и выход из них угля.

Последними указываются габаритные размеры печи и ее масса. Если устройство не предполагается перевозить, эти данные могут не играть особой роли, а вот при транспортировке могут стать определяющими.

Как правило, бытовая однокамерная печь представляет собой уложенную с небольшим уклоном или установленную на опоры металлическую бочку со встроенной в нижней части топкой.

Сама топка, корпус печи, короб трубы и дверца люка выполнены из стали толщиной не менее 3 мм, а наружная обшивка – 1 мм.

Двухсторонние сварные швы, которыми соединяются обечайки корпуса, усиливаются бандажами, которые выполняются из трубы прямоугольного сечения, придают жесткость конструкции и дополнительную прочность, если в емкости вдруг возрастет давление.

Для снижения теплопотерь между корпусом камеры и наружной обшивкой прокладывается термоизоляционный материал. Эта мера повышает КПД печи. Стенки топки изнутри выкладываются огнеупорным кирпичом.

Устройства для дожига продуктов обугливания может поставляться отдельно.

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

Для работы pechnoy.guru будет использовать обычные бочки, которые легко достать. Чертеж для такой печи не понадобится (ниже, в инструкции, будет понятно почему).

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:
В днище 110л бочки нужно сделать отверстие с помощью гвоздя.

Углевыжигательное оборудование периодического цикла

Простейшей конструкцией углевыжигательной печи является обычная двухсотлитровая металлическая бочка, в которую укладывается и поджигается древесина. Дополнительное тепло не подводится, а парогазы выводятся через специальное небольшое отверстие. Производство низкокачественного угля, причем выход продукции меньше пятнадцати процентов, грязное, но практически беззатратное.

Существуют сегодня конструкции углевыжигательных печей, в которых нагреваются теплоносителем стенки камеры, от которых тепло передается к дровам в ней. Это, как правило, углевыжигательные печи периодического цикла, где через определенные промежутки времени происходит весь процесс выжигания угля: дрова загружаются, переугливаются, готовый уголь выгружается, опять загружаются дрова, и так далее.

В аппаратах смешанного действия периодически производится загрузка древесины и выгрузка готового угля, но какая-то часть древесины все время находится в процессе пиролиза.

Печи могут выполняться тоже из металла или кирпича.

Технология изготовления угля

Для производства угля предусмотрена особая технология, состоящая из 4 этапов:

сушка древесины;
воздействие на древесину огня при соблюдении условий (пиролиз);
прокалка;
остывание.

На первом этапе необходимо тщательно просушить поступившее сырье. Сырая древесина плохо тлеет. Перед ее поджиганием требуется процедура сушки. Сырье помещают в специальный блок углевыжигательной печки. В него подается дымовой газ, разогретый до 150С. Длительность процедуры зависит от влажности используемой древесины. Чем выше ее влажность, тем дольше происходит ее обработка газом.

Процесс пиролиза проходит несколько стадий:

температура в печи увеличивается до 300С;
при указанном значении процент влажности сырья достигает нулевой отметки, оно активно поглощает тепло;
происходит обугливание древесины;
обугленный материал подвергается действию повышенной температуры, достигающей 400С;
происходит тление сырья с активным выделением теплоты;
при тлении материал становится древесным углем.

В конце процесса пиролиза получается сырье с высоким содержанием углерода. Его уровень достигает 75%.

После пиролиза получившийся уголь проходит прокалку. На указанном этапе от сырья отделяются содержащиеся в нем газы и смолы.

На заключительном этапе технология производства угля предусматривает его остывание. Процедура заключается в уменьшении температуры внутри печи. Выгрузка угля из нее возможна, когда сырье не будет самовоспламеняться при воздействии на него кислорода. Оптимальной температурой угля с возможностью его выгрузки считается 40С. Иногда выгрузку начинают уже при 85С.

Углежжение в яме

Самостоятельно сделать древесный уголь в домашних условиях или прямо в лесу можно просто в яме. Для получения 2 мешков угля надо вырыть круглую яму ориентировочно 80 см в диаметре и полметра глубиной.

Дальнейшие действия – как в случае с бочкой, сырье подкладывается по мере необходимости. Яму, полную дров, перекрывают листьями или травой, потом присыпают землей и утрамбовывают. Приходить за углем можно через 2 суток, к тому времени он точно остынет.

Читайте также: