Производство древесного угля как перспективный бизнес: технология, оборудование, рентабельность

Древесный уголь – продукция, образующаяся в результате термической обработки древесины. Этот материал обладает высокой пористостью и содержит большое количество углерода. Он легко вступает в реакцию горения с выделением тепловой энергии, обладает высоким КПД и безопасностью для здоровья человека. Данная продукция является экологически чистым источником топлива и активно используется в быту или промышленности.

Что такое древесный уголь

Уголь древесный является микропористым углеродистым продуктом. Химический состав материала представлен следующими элементами:

• углерод: от 80 до 90%;
• кислород: от 5 до 15%;
• фосфор: от 0,01 до 0,03%;
• водород: от 4 до 5%;
• зола: от 1 до 3%;
• летучие вещества (азот, сера): от 7 до 20%.

Химическая формула показывает, что этот материал имеет схожую с каменным углем структуру. Но в нем присутствует небольшое число элементов, не участвующих в реакциях горения. Процентное содержание различных веществ может изменяться при наличии влаги.

Получение древесного угля осуществляется посредством термообработки древесины. В химии этот процесс называется пиролизом. В процессе повышения температуры древесины большая часть влаги испаряется. При горении уменьшается процентное содержание фосфора, углерода и кислорода. В промышленных условиях данный продукт получают при помощи специального технического оборудования, что позволяет сохранять химический состав вещества.

Технология производства: как делают древесный уголь

В первую очередь, нужно изучить технологический процесс изготовления продукта. От соблюдения технологии зависит конечный результат — качество товара, его конкурентоспособность и прибыль владельца бизнеса. Древесный уголь – это чистый углерод, который образуется в процессе перегонки в сухом режиме сырья при температуре 450-500 градусов: доступ кислорода в отсек полностью прекращается.

Технология производства включает три этапа:

• сушка — осуществляется в углевыжигательной остановке. В специальный блок засыпают сырье. Загрузку можно производить вручную или при помощи механизмов. Постепенно нагревают емкость до 150-160 градусов. Под температурным воздействием активизируются процессы дымового газовыделения. Благодаря этому уголь начинает сушиться. Процедуру выполняют до тех пор, пока уровень влажность продукта не остановится на отметке 5%. Продолжительность сушки зависит от мощности углевыжигательного оборудования и исходного сырья;
• пиролиз — представляет собой процесс сухой перегонки. Температуру увеличивают и постепенно доводят до 300 градусов. Уголь полностью теряет влагу, продукт обугливается и становится серого цвета. Когда датчик достигает пиковой отметки, запускается сухая перегонка — пиролиз. Температуру продолжают повышать еще на 100 градусов. Дерево преобразуется в уголь, в составе которого две третьих части — углеродистые соединения;
• охлаждение — полученный материал постепенно остывает до 80-90 градусов. Это препятствует возгоранию угля при взаимодействии с кислородом.

Далее товар фасуют и отправляют на склад или на реализацию.

Обратите внимание! Технология производства древесного угля достаточно проста и не требует наличия дорогостоящего и сложного оборудования. При этом сам процесс не вредит экологии, является безопасным для окружающей среды. При соблюдении технологии изготовления вы получите продукт высокого качества.

Читайте также!как наладить производство пакетов.

Сырье для переработки

Базовым сырьем для получения конечного продукта является дерево.

В зависимости от конечного результата сырье классифицируют по трем группам:

• твердые лиственные породы дерева — дуб, вяз, граб, береза. Из них делают древесный уголь марки А. Чаще всего продукт имеет белый цвет;
• хвойные — ель, сосна. Продукт получается путем углежжения. Так можно получить уголь красного цвета марки В;
• мягкие виды древесины, преимущественно лиственные — липа, ольха, тополь, осина. Получается уголь Марка — Б черного цвета.

Кроме натурального дерева, в качестве сырья используют отходы деревообработки — щепу, опилки, торф, пеньки. Продукт из биомассы фасуют в брикеты, что требует специального оборудования.

Обратите внимание! Для каждого вида сырья процесс обработки может отличаться. Учтите, что древесина на 60-70% дороже отходов: соответственно, себестоимость готового товара будет разной. Соответственно, и качество полученного угля находится в прямой зависимости от сырья — чем он лучше, тем качественный результат.

Печь и другое необходимое оборудование для изготовления древесного угля

Главное оборудование, которое используется для производства древесного угля — печь. Это сложная конструкция на базе цилиндрического или прямоугольного каркаса. Внутри находится топка — камера, на которую устанавливают два закупоренных бака. В них помещают сырье — реторты.

Тепловой эффект, благодаря которому нагревается дерево, получают снаружи. Теплообмен проходит через реторты. Тепловую энергию выделяет древесный материал в процессе реакций.

Промышленные конструкции, рассчитанные на большие объемы, работают по следующем принципу. В одной емкости происходит пиролиз, вторая в это время работает в режиме сушки. Здесь газообразные продукты пиролиза полностью выжигаются и поступают через влажное сырье — реторту.

Данный алгоритм выполняется до полного завершения процесса.

Каждая емкость печи имеет пять автономных зон, все они несут определенную функциональность:

• сушка;
• нагрев;
• распад;
• прокаливание;
• охлаждение.

Некоторые печи, помимо своей прямой функции — производства продукта, выполняют дополнительную задачу — утилизацию отходов. Они делятся на мобильные и стационарные.

Кроме печи, потребуется фасовочная линия и колуны. Их выбирают, основываясь на мощности печи. Современные конструкции позволяют получить мелкую фракцию угля, похожую на пыль.

Дополнительно необходимы:

• электропогрузчик;
• гидравлический пресс;
• бензопилы;
• хозинвентарь;
• мебель;
• офисное оборудование.

Площадь производства, с учетом складских и бытовых помещений, должна быть не меньше 200 кв.м

Виды и сорта древесного угля

Выделяют 3 основные разновидности древесного угля:

1. Черный: в нем присутствует повышенное количество нелетучего углерода, воды и золы. Он отличается высокой плотностью и прочностью.Этот вид угля подразделяется на 2 сорта: первый и высший. Они различаются по физическим свойствам. Материал создается при термообработке древесины дуба, ясеня, клена, бука, березы, граба и вяза.
2. Красный: отличается высоким процентным содержанием золы. Производится из хвойных деревьев: сосна, ель, кедр, лиственница или пихта. Он имеет 2 сорта: первый и второй.
3. Белый: создается из твердой древесины дуба, ясеня, клена, бука, березы, граба и вяза. Он не подразделяется на дополнительные сорта, но обладает предельными параметрами качества, указанными в ГОСТ 7657-84.

Эта классификация активно применяется российскими производителями. Она определяет нюансы изготовления материала в соответствии с его физическими или химическими свойствами. Иностранные производители редко используют данные стандарты производства. Мировые лидеры по поставкам этого материала, располагающиеся на территории Латинской Америки в производстве применяют только эвкалипт, не указанный в мировых или государственных стандартах.

ГОСТ 7657-84 Уголь древесный. Технические условия

1 файл 106.78 KB

Виды

На сегодня принято выделять несколько классов древесного угля, обозначающихся специальной маркировкой для каждого класса.

Что же касается видов угля, то весь материал можно разделить на две большие группы:

Посмотрите еще здесь!

• 
  Связать кроп-топ крючком: схемы и идеи

• Как сделать самодельный металлоискатель — лучшие схемы, инструкция. Обзор проверенных вариантов по созданию простого металлоискателя своими руками

  Читайте также:  Возведение фундамента под камин: рекомендации, нюансы и требования

• Как выбрать стиральную машину: советы профессионалов, основные тонкости выбора надежной и качественной машинки. Виды, типы, программы и функции

• Уголь из клёна, дуба, берёзы, вяза, бука, ясеня.
• Уголь из ольхи, липы, осины, тополя.

Пиролизом материалов первого вида получают уголь, который в последствии маркируют буквой «А». Такой уголь очень богат углеродом и минеральными веществами.

Продукт с маркировкой «Б» получают путём смеси пиролизных продуктов первой и второй групп, и он имеет около 88% углерода в составе.

Существует также и уголь группы «В», содержащий в составе около 77% углерода. Чем больше углерода в составе – тем качественнее продукция.

Свойства древесного угля

Химический состав древесного угля определяется температурой пиролиза. От этого процесса зависит массовая доля кислорода, водорода и летучих веществ. Во время термической обработки вещества происходит уплотнение его структуры. Снижается доля O2 и H2, что приводит к уменьшению электрического сопротивления и повышению плотности вещества.

Наличие макрорадикалов (парамагнитных центров) в составе угля обуславливает его высокие реакционные способности при взаимодействии с кислородом. Во время этого процесса происходит реакция горения. В результате выделяются низкомолекулярные продукты, включая H2O. Особенности протекания реакции влияют на удельный вес образованного древесного угля. Его среднее значение составляет 210 г – 1 л.

Данное полезное ископаемое обладает следующими физическими характеристиками:

• плотность вещества: до 380 кг/м2;
• удельная теплоемкость: до 1,21 кДж/(кг×К);
• электрическое сопротивление: до 0,5×109 Ом×см;
• теплопроводность: 0,058 Вт/(м×К);
• удельная теплота сгорания: 3,4×107 Дж/кг.

Древесный уголь представляет собой пористый материал с высоким содержанием углерода. Благодаря наличию пор он обладает сорбционными свойствами. Материал может поглощать ядовитые газы, воду и водяные пары. Благодаря наличию сорбционных свойств, вещество способно фильтровать спирты, аминокислоты и иные жидкие элементы.

Благодаря низкой зольности (до 3%), при горении данного вещества практически не образуются продукты сгорания, содержащие в себе различные химические элементы. По этой причине этот материал является одним из самых экологически чистых видов топлива и активно используется для приготовления пищевых продуктов в мангале, печи и ретортах.

Температура горения древесного угля равняется 1200—1300 °С, что позволяет применять это сырье при ковке металла в кузницах. Он располагает высокой теплопроводностью, что обеспечено низкой влажностью вещества. На этот показатель влияет температура горения древесного угля. Во время производства древесного угля своими руками или на промышленном оборудовании материал обугливается при нагревании до температуры горения. После окончания производственных циклов он приобретает блеск и синий оттенок.

Согласно ГОСТ 7657-84, это полезное ископаемое относится к малоопасным веществам (класс опасности: 4). Пыль, образующаяся во время горения материала, может оказать раздражающее воздействие на организм и вызвать заболевания органов дыхания. При неправильных условиях хранения и эксплуатации может загрязнять окружающую среду. Вещество обладает способностью к самовозгоранию.

Технология производства

Основа производства – процесс пиролиза. Пиролиз — это обжиг древесины при отсутствии кислорода.

Больше узнать о процессе пиролиза древесины можно в нашей статье о пиролизе опилок в домашних условиях.

Чтобы произвести пиролиз, требуются ретортные углевыжигательные печи. Они могут быть:

• стационарными;
• мобильными.

Ретортные печи – это камеры, где производится обжиг и сушка исходного сырья.

Главный принцип работы печи в том, что газы и пары, которые выделяются при горении древесины, перетекают прямо в топку.

Там они и сжигаются, тем самым не нанося вреда окружающей среде и обеспечивая процесс горения дополнительным теплом.

Работа по производству угля идет в следующем порядке:

1. Древесина помещается в камеру ретортной углевыжигательной печи.
2. Как только получен сигнал датчиков о выгорании и сушке древесного угля, его выгружают, оставляют для остывания.
3. После этого продукт дробится на кусочки и расфасовывается по мешкам и пакетам (бумажным или полиэтиленовым). Уголь для бытовых целей дробится более мелко, для промышленных целей дробление более крупное.

Применение

Чаще всего древесный уголь используется в качестве органического топлива. При сгорании он выделяет большое количество теплоты, требуемой для приготовления мясных изделий в мангале для барбекю. Топливо для мангала образует стабильное пламя и не выделяет вредные газы в атмосферу во время горения. Также это полезное ископаемое применяется в быту для розжига домашних каминов. Этот материал не выделяет запахов и не загрязняет помещение.

Некоторые жители городов не знают, зачем нужен древесный уголь, если присутствуют альтернативные источники тепла. Преимуществом данного материала является его экологичность. Он не оказывает негативное воздействие на экологию или организм человека.

Существуют следующие сферы применения древесного угля в промышленных масштабах:

1. Черная и цветная металлургия: уголь используется в качестве восстановителя что обусловлено большим содержанием углерода. Этот материал является одним из самых главных компонентов шихты, использующихся при выплавке чугуна и иных сплавов железа.
2. Производство алюминия, чистого кремния для полупроводниковых устройств, стекол, хрустальных изделий, красок, пластмассовых полимеров и электродов.
3. Сельское хозяйство: производство натуральных удобрений для культурных растений и кормовых смесей для рогатого скота и птиц.
4. Приборостроение и полиграфическое производство: изготовление антикоррозийных порошков и смазок. В этих сферах применяется сырье из мягкой древесины. Смазочные материалы из этого вещества изготавливается при помощи смешивания угля с остаточной золой. Полученная смесь обрабатывается раствором из марганцевого калия и серной кислотой.
5. Производство дымного пороха: используется продукт из древесины ольхи. Он легко воспламеняется, благодаря высокому содержанию углерода. Процентное содержание угля в дымном порохе составляет от 12% до 20%.
6. Изготовление электроугольных изделий: во время технологического процесса полезное ископаемое смешивается с каменноугольной смолой. Данные детали применяются в двигателях, электрокарах и электровакуумном оборудовании.
7. Фармацевтика и пищевая промышленность: производство активированного угля, предназначенного для удаления растворенных органических веществ. Он используется в качестве адсорбента на очистных станциях для фильтрации природных вод.

Применение древесного угля ограничено сроком годности материала. Он может храниться в течение 5 – 12 лет. Срок годности продукта зависит от условий хранения. Рекомендуется содержать материал в закрытых емкостях, под навесом. Хранить продукт необходимо при температуре 200 °С.

Технология процесса производства

В древности люди для изготовления угольного топлива использовали технологию углежжения. Они располагали дрова в специальных ямах и засыпали их землей, оставляя отверстия небольшого размера. После индустриальной революции процедура углежжения древесного угля стала проводиться при помощи автоматизированного оборудования, способного контролировать реакции карбонизации веществ и нагревания материала до температуры горения.

В промышленных условиях данный материал производится в небольшом количестве. Перед тем, как производить древесный уголь, нужно правильно выбрать сырье, приобрести специализированное оборудование и определить технологию изготовления. В промышленности используют 3 основных метода производства древесного угля:

• сушка;
• пиролиз;
• прокалка.

Полученная продукция фасуется в мешки, брикетируется и маркируется. В ГОСТ 7657-84 описано, как делают древесный уголь на производстве. В нем приведено описание схем технологического процесса и указана точная информация о количестве температуры, требуемой для нагревания сырья.

Древесный уголь можно производить в домашних условиях, образуя кустарное производство. Чаще всего в качестве места для изготовления этого сырья выбирается приусадебный участок. Перед тем, как делать древесный уголь, нужно обустроить помещение в соответствии с правилами безопасности, выбрать технологию изготовления и оценить перспективы развития бизнес-проекта.

Выбор сырья

Согласно ГОСТ 24260-80 “Сырье для пиролиза и углежжения”, при создании древесного угля требуется древесина твердолиственных деревьев. К этой группе относятся береза, ясень, бук, клен, вяз и дуб. Также при изготовлении применяют хвойные породы деревьев: ель, сосна пихта, лиственница и кедр. В наименьшей степени применяются мягколиственная древесина: груша, яблоня, слива и тополь.

ГОСТ 24260-80 Сырье древесное для пиролиза и углежжения. Технические условия

1 файл 457.67 KB
Сырье обязано обладать следующими размерами: толщина – до 18 см, длина – до 125 см. На древесине не должно присутствовать большое количество заболонной гнили (до 3% от общей площади заготовок). Ее наличие снижает твердость материала и повышает его зольность. Не допускается наличие большого количества воды. Это вещество приводит к появлению трещин на поверхности заготовок.

Сушка древесины

В процессе сушки сырье располагают в углевыжигательном блоке. На древесину оказывает воздействие дымовой газ. В результате термообработки температура заготовок повышается до 160 °С. Количество воды, содержащейся в древесине, оказывает влияние на длительность технологического процесса. В результате сушки получается материал с уровнем влажности 4-5%.

Пиролиз

Пиролиз – химическая реакция разложения, заключающаяся в нагреве вещества при недостатке кислорода.В время горения происходит сухая перегонка древесины. Заготовки нагреваются до 300 °С. При пиролизе из сырья удаляется H2O, что приводит к обугливанию материала. При дальнейшей термообработке древесина превращается в топливо, процентное содержание углерода составляет 75%.

Прокалка

После завершения пиролиза продукт подвергается прокалке. Эта процедура необходима для отделения смол и ненужных газов. Прокалка происходит при температуре 550 °С. После этого вещество охлаждается до 80 °С. Охлаждение необходимо для предотвращения самовозгорания продукта при контакте с кислородом.

Изготовление древесного угля своими руками

ВИДЕО ПО ТЕМЕ:

В домашних условиях

Древесный уголь можно изготовить и самостоятельно в домашних условиях. Самое лучшее сырье – березовые дрова. Их нужно очистить от коры и распилить на брикетики, чтобы было меньше отходов. Сложить их можно в бочку на 20-30 литров или даже ведро. Важно, чтобы емкость можно было плотно закрыть и сделать отводы для газов и смолы (небольшие дырочки).

Чтобы бочку легче было установить на костер, следует сделать подставку из бетона или кирпича. Бочка должна нагреться до 350оС и находиться на костре примерно 2,5 часа. Потом она снимается с костра, но крышка не открывается до полного остывания продукта.

Еще проще сделать яму, закрытую листом железа, и топочный приямок. В яму нужно наложить кубики березовых дров и закрыть, в приямке разжечь костер. Процесс длится 2-2,5 часа. Таким образом можно заготовить уголь не только для себя, но и на продажу. Из кубометра березовых дров (примерная стоимость 800 руб.) можно получить 300 кг готового продукта. Если продать его по 20 руб. за килограмм, получится 6 000 руб. Это может стать хорошим началом для бизнеса, если нет средств купить оборудование.

Оборудование для производства древесного угля

Для создания древесного угля требуются следующие приспособления:

1. Пиролизная бочка: здесь осуществляется сухая перегонка сырья. Это устройство также используется в качестве утилизатора. При беспрерывном производстве сырья применяют стационарные пиролизные бочки, имеющие большие габариты.
2. Вертикальная реторта: предназначена для воспроизведения химических реакций горения. Используется для сушки древесины.
3. Дровокол: используется для заготовки и сортировки сырья. Его отличительной особенностью является высокий коэффициент полезного действия. Дровоколы устойчивы к воздействию трения.

При производстве угля также используется большое количество вспомогательного оборудования. В эту категорию входят автоматические линии фасовки, весовые дозаторы и сепараторы.

Области применения древесного угля

Продукт используют в качестве топлива. В сравнении с дровами уголь выделяет в два раза больше энергии. Его активно используют во многих сферах жизни:

• в качестве фильтров;
• как компонент в кормах для животных;
• как пищевую добавку;
• в мангалах;
• в металлургии;
• медицинской отрасли;
• электротехнике:
• лакокрасочном производстве;
• химической промышленности;
• в стекольном деле.

Как сделать в домашних условиях

Очень часто изготовлением древесного угля в домашних условиях занимаются люди, владеющими мастерскими по ковке металла. Домашнее биотопливо делается для бытовых нужд: приготовления пищи на мангале, заправки кузнечного горна. Перед тем, как сделать древесный уголь своими руками, необходимо выбрать способ изготовления и организовать производственные цехи, учитывая правила пожарной безопасности. Делать древесный уголь в домашних условиях можно при помощи подручных материалов. При этом часто не соблюдается технология изготовления материала. При производстве этого продукта используют ямы, бочки и печки. Перед тем, как самому сделать мастерскую по изготовлению угля, нужно оценить количество затрат и рентабельность бизнес-проекта.

В яме

Этот способ предполагает наличие ямы, расположенной на дальнем расстоянии от зданий. Ее глубина должна составлять не менее 150 см, ширина – 80 см. Для изготовления древесного угля в яме нужно разжечь костер из мелких веток. Его требуется поместить в яму. В костер забрасываются заготовки средних размеров. После сгорания дров яму необходимо накрыть настилом и оставить ее на несколько дней для охлаждения. Полученную продукцию можно извлечь в течение 2 дней.

В бочке

При изготовлении древесного угля в бочке необходимо использовать емкости из жаростойких материалов. Дно металлической бочки укрепляется кирпичами. Между ними располагается костер, на который кладутся деревянные заготовки. На скопление дров накладывается металлическая решетка, пропускающая тепло и пламя. Эта конструкция позволяет изготавливать в бочке несколько порций угля.

В печке

Изготовлять уголь можно в стандартной печке. Для этого заготовки нужно поместить дрова в топливный отсек и нагреть их до 550 °С. Необходимо дождаться момента, когда древесина приобретет красный оттенок. Полученное топливо извлекается при помощи щипцов, помещается в металлическую емкость и накрывается крышкой. После остывания продукт можно упаковывать в мешки и использовать в бытовых условиях.

Древесный уголь для мангала и цветов

Мало кто не любит мясо, приготовленное на мангале. Помимо правильного маринада и прочих хитростей есть еще и нюансы, связанные с углем. Хотя уже давно можно купить уголь в брикетах, никогда не помешает узнать, как сделать древесный уголь для мангала своими руками.

Главное здесь – имеет достаточно материала под рукой. Уголь можно жечь в яме, как уже описывалось выше, либо взять оцинкованную бочку. Кстати, получить уголь – это еще полдела. Его нужно уметь разжечь. Для этого на дно мангала уголь укладывается тонким ровным слоем и поливается жидкостью для розжига. Потом уголь можно доложить, опять сбрызнуть и чуть подождать, пока выветрится жидкость. Теперь можно поджигать.

И это еще далеко не единственное, где можно успешно использовать древесный уголь. Например, можно приготовить древесный уголь своим руками для цветов. Это отличный дренаж, который спасает растения от гибели при переливе воды. Природный антисептик, он абсорбирует соли и не дает корням гнить. Его обычно укладывают в горшок на дно 2-х сантиметровым слоем.

А поскольку всегда лучше не один раз увидеть, чем сто услышать, для наглядности предлагается посмотреть разные варианты приготовления угля самостоятельно. Древесный уголь своими руками видео

Производство древесного угля как бизнес

Рекомендуется продавать уголь оптом. Покупателями могут являться супермаркеты, заправочные станции, кафе и рестораны, фабрики и иные промышленные организации. Для изготовления и экспорта продукции необходимо зарегистрировать предприятие в налоговых инстанциях, наладить поставку сырья, арендовать помещение и приобрести профессиональное оборудование. Стоимость открытия бизнеса составляет в среднем 2 000 000 руб. Оптовая цена 1 кг древесного угля равняется 100 руб. Мешок по 3 кг стоит не менее 270 руб. При продаже 20 т угля суммарная прибыль составляет 800 000 руб. Бизнес окупается в течение 6 месяцев.

Общие затраты и окупаемость

Говоря об общих затратах на бизнес, помимо стоимости печей и прочих установок, следует учесть следующие:

• аренда (если у вас нет собственного помещения, то придется заплатить около 200 тыс. руб. в год);
• зарплата работникам (около 200 тыс. руб. ежегодно);
• реклама, маркетинг, транспорт (примерно 50 тыс. руб.).

Таким образом, затраты на открытие бизнеса составят около 635 тыс. руб. (или меньше, в случае использования собственного участка).

При стоимости древесного угля от 18 до 25 руб. за 1 кг, ежемесячный доход от продаж продукта составит от 80 до 100 тыс. руб. Это позволит окупить вложения за срок от полугода, а если вам не требуется платить за аренду помещения, то и того меньше. Одни только кафе и рестораны сжигают каждый месяц в среднем около 4-5 тонн древесного угля.

При должном коммерческом сбыте круг покупателей будет расти, что, соответственно, повлечет за собой увеличение оборотов и прибыли.

Помещение под цех может находиться за городом. Прекрасным решением проблемы помещения может стать использование дачи. Главное – чтобы поставщики сырья находились максимально близко.