Производство древесного угля в современных условиях

Высокоуглеродистый микропористый продукт, получаемый при пиролизе массива дерева в специальных печах, называют древесным углем. Получение угля из древесины методом воздействия высоких температур - одна из древнейших технологий. Еще пещерные люди использовали этот продукт, собирая его на пожарищах или изготавливая специально. И скорей всего, металл впервые был выплавлен случайно, когда рудой оказались камни, которыми обкладывали очаг с тлеющими углями. Древесный уголь, став одной из основ развития цивилизации в начале Бронзового века, получил широкое распространение в черной металлургии и других отраслях, в том числе в пищевой промышленности.

В России древесный уголь производили издавна, даже существовала отдельная профессия - углежог, известная и распространенная также в Европе и Азии. Продавали уголь в рогожных кулях.

Самыми ранними способами получения считаются ямное и кучное углежжение. Технологии эти были настолько примитивны, что не требовалось никаких материалов, кроме воды, дров и дерна, но по времени процесс мог продолжаться в течение 3-4 недель. Кроме того, необходим был постоянный контроль, а продукты распада, составляющие до 2/3 от начальной массы сухой древесины, уходили в атмосферу. Массовое изготовление угля такими методами было возможно лишь в 17-18 веках, когда плотность населения была достаточно низкой, а многие территории еще не освоены. Хотя и в настоящее время во многих уголках Земли по сей день древесный уголь производится этими способами.

С 19 века в России для получения угля стали использовать кирпичные печи. Впервые они появились на Урале, когда стало развиваться чугунно-литейное производство Демидовых. Петербург и Москва снабжались чугунным литьем, произведенным на уральских заводах, работающих на древесном угле.

Дерево активно переводилось на уголь углежогами, вырубались целые леса вокруг городов. В конце концов, царю Алексею Михайловичу "Тишайшему" пришлось наложить запрет на вырубку деревьев вокруг Москвы, дабы избежать полного истребления лесов.

Кучное углежжение

При установлении Советской власти промышленность пришла в упадок, и произошел возврат к углежжению кучным способом. Однако продлилось это недолго, и вскоре были построены крупнейшие углевыжигательные заводы (Амзя, Верхняя Синячиха, Молома, Сява), которые производили большие объемы угля.

Новое развитие производства древесного угля началось в постперестроечный период, когда контроля над вырубками и состоянием экологии практически не было. Предприниматели устанавливали металлические печи, называемые «бочками», «кострюлями», «ракетами» и т.д., вырубали леса повсеместно и производили уголь низкого качества, который все равно пользовался большим спросом. В атмосферу выбрасывались тонны вредных отходов углежжения.

Сегодня наступил новый этап древесно-угольного производства, так древесный уголь стал широко применятся в различных сферах народного хозяйства. Сегодня древесный уголь имеет следующее применение:

В качестве топлива для каминов, мангалов, кальянов и других подобных устройств. Так как в отличие от обычного топлива (например - дров), древесный уголь не образует дыма и открытого пламени, а дает только необходимую температуру - жар. Причем для приготовления различных блюд не требуется ждать, когда дрова перегорят - ведь древесный уголь это уже готовое топливо.
В промышленности. Древесный уголь применяется в цветной металлургии (например, для получения алюминия, бора и т.д.); в производстве чистого кремния, который используется для получения полупроводников; в химической промышленности; В металлургии, например, как восстановитель (в древесном угле большое содержание углерода). В производстве стекла, хрусталя, красок, электродов, пластмасс. При получении древесного угля образуются жидкие побочные продукты в виде древесной смолы (дегтя), из которой получают: скипидар, пищевую уксусную кислоту, канифоль, метиловый спирт, спиртовые растворители и т.д.
Как кормовая добавка в животноводстве
В строительстве. В качестве изоляционного материал при строительстве, так как древесный уголь очень гигроскопичен и хорошо поглощает запахи.
В качестве антикоррозионных порошков и смазок. Древесный уголь находит некоторое применение в приборостроении и в полиграфическом производстве, где он используется для шлифовки и полировки деталей и форм.
В производстве дымного пороха. В производстве дымного пороха применяется уголь преимущественно из древесины ольхи или крушины с содержанием углерода 72-80%.
В производстве электроугольных изделий. Эти изделия применяются во многих отраслях народного хозяйства. Они используются в электрооборудовании различных двигателей, в электрических машинах, для термических целей, в электровакуумной технике и т.д. Сюда относятся все виды угольных сопротивлений, различные контакты, щетки, изделия для техники, связи и многие другие предметы.

В качестве наполнителя для пластмасс. В пластмассах уголь может заменить дорогостоящий и дефицитный графит. Древесный уголь, как уже отмечалось, является малозольным материалом, очень чистым по наличию посторонних примесей. Он устойчив в химически агрессивных средах и достаточно теплостоек. Уголь-сырец обладает высоким удельным электрическим сопротивлением.
В качестве сырья для производства активированных углей. Активные угли – пористые углеродные тела, создающие при контакте с газообразной или жидкой средой значительную площадь поверхности для протекания сорбционного процесса.

Кустарные углевыжигательные установки не могут обеспечивать продуктом потребности рынок, по следующим обстоятельствам:

Процесс производства сильно зависит, от внешних факторов, как следствие нестабильные поставки потребителям древесного угля. Погодные условия (зимой долгий нагрев, летом долгое остывание и т.д.). Выбросы в атмосферу не оставляют равнодушными, как местное население, так и правоохранительные органы, что приводит к внеплановым остановкам. Отсутствие разрешительной документации, так же влечет за собой крупные штрафы и систематические проверки всевозможными инстанциями.
Низкое качество получаемого древесного угля. Ввиду неконтролируемого процесса получается уголь с высоким содержанием мелкой фракции (до 40%). Физические и химические показатели каждой партии имеют существенное отличие. Низкая механическая фракция приводит к тому, что конечный потребитель, не смотря на просеивание на предприятии древесного угля, получает уголь с большим содержанием мелкой фракции (менее 20 мм.).
Большой расход древесины на тонну продукции.
Несоответствие нормам охраны труда. «Адские» условия вреда, не позволяют привлечь адекватный обслуживающий персонал. Как результат, проблемы с обслуживающим персоналом (нестабильное посещение, распитие спиртных напитков и т.д.)
Эксплуатация не возможна вблизи населенных пунктов, вследствие огромных выбросов в атмосферу. Проблемы с транспортом, для подъезда на площадку, а так же невозможность расфасовки древесного угля по ряду причин.

Это лишь малая доля всех причин, почему «кустарное» производство древесного угля является экономически не целесообразно и приводит в результате к закрытию производства и огромным убыткам. Необходимо грамотно организованное, экологически чистое производство, способное обеспечить нужды крупных предприятий. Строительство углевыжигательных предприятий не только разумно, но и необходимо.

Применение древесного угля.

Древесный уголь для нужд народного хозяйства может быть изготовлен из кусковых древесных отходов лесозаготовок, дровяной древесины и брикетированных отходов растительного происхождения. Т.е. фактически сырьем для его производства является некондиционная древесина и прочие растительные расходы. При таком подходе, затраты на сырьевой материал будут минимальными, а следовательно и себестоимость конечного продукта будет низкой по отношению к рыночной стоимости.

Высокая рентабельность, «бесплатное сырье», а где же подвох, зададитесь вы вопросом. На самом деле «подводных» камней множество:

Во-первых, в большинстве случаев, древесный уголь производится «подпольно» и с применением технологии используемой уже на протяжении тысячелетий (это не метафора).
Во-вторых, потребитель хочет получать уголь с высокими качественными показателями, а производитель — высокий процентный выход кондиционного угля, с применением «старых» технологий это невозможно.
В третьих, «кустарное» производство является экологически опасным, что исключает возможность эксплуатации вблизи трудовых ресурсов.
В четвертых, условия труда этого производства являются «адскими» и не безопасными для обслуживающего персонала.

Перечислять недостатки народных методов и «кустарных» приспособлений для получения древесного угля можно очень долго, однако эта статься посвящена не описанию проблемы получения древесного угля.

Компания «Гринпауэр» занимается разработкой и вводом в эксплуатацию оборудования для производства древесного угля с 2001 года. В 2009 году была введена в эксплуатацию углевыжигательная печь нового поколения УП «ЕВРО».

Среди достоинств печи, прежде всего, стоит отметить:

Экологически безопасная
Имеет высокую производительность
Не требуется подъемных механизмов (кран-балка, тельфер и т.д.)
Высокие количественные и качественные показатели древесного угля
Легко демонтируется для перевозки
Возможна автоматизация на 90%
Совместима с фасовочной линией
Обслуживающий персонал одной печи — 2 человека
Низкое энергопотребление
Невысокая стоимость
Компактность
Удаленный контроль за режимами работы печи
Минимальные затраты на производство
Возможность получения дополнительной тепловой энергии
Возможный объем производства с применением УП «ЕВРО» может быть от 30 до 300 тонн высококачественного древесного угля в месяц.