Брикеты из угля

Некоторые особенности технологии

Путём брикетирования можно превратить в товарную продукцию угольную пыль, мелочь, отсевы и некондицию. Сырьём для этого служат бурые и чёрные угли, поступающие после мойки и просеивания на ситах. При низкой плотности и малой теплоте сгорания они имеют важное достоинство — дешевизну. Антрацит служит дорогим, но высокоэффективным продуктом, имеющим лучшие показатели теплоотдачи, а бурый уголь — самым распространённым и экономичным вариантом. Прессованный древесный уголь потребует сложных технологий и дополнительного оборудования.

Читать так же: основные типы угля и их назначение.

Форма и плотность брикетов влияют на показатели энергоэффективности: они легко воспламеняются, равномерно прогорают, поддерживают постоянную температуру в топке и не разваливаются до окончания процесса. Время экзотермической реакции составляет от 6 до 12 часов, а после этого остаётся всего 3% золы, тогда как традиционный уголь образует её порядка 30%. Фасованное твёрдое топливо способно храниться на открытом воздухе, оно не замерзает на морозе и не разрушается до самого конца горения. В упакованном виде продукция поступает в розничную торговлю или поставляется на экспорт.

В этом видео вы узнаете, как изготавливаются брикеты из угольной пыли:

Свойства брикетированного угля зависят от исходного сырья, его экологической чистоты и защищённости, формы упаковки.

Но главное отличие существует между двумя основными разновидностями, предназначенными для применения:

  • в промышленности (в составе присутствуют добавки связующего: угольного пека, нефтяного битума, смолы, мелассы и извести, лигносульфоната аммония или полимеров);
  • в быту (без добавок связующего).

Изготовители твёрдого топлива для нужд металлургии и нефтехимии вводят в угольное сырьё добавки жидкого стекла, цемента, битумных смесей, что делает такое твёрдое топливо неприемлемым для использования в жилых помещениях. Поэтому брикеты первого вида категорически запрещены при разведении огня для приготовления пищи в домашних грилях, мангалах и прочих печах.

Высокие температуры, создаваемые брикетами, выведут бытовое оборудование из строя. Продукты питания, контактирующие с дымом от термического разложения связующих, станут непригодными к употреблению. При горении выделяются ядовитые вещества, которые в промышленных условиях улавливаются, очищаются и выбрасываются в атмосферу специальными устройствами. Изготовители брикетов бытового назначения в качестве связующего использовали патоку и крахмал, но сегодня эти технологии утратили практическое значение.

Стадии промышленного способа

Изготовление каменноугольных брикетов имеет давнюю историю и получило новое развитие с появлением специальных прессов. Это повысило производительность труда и позволило выпускать продукцию с достойными показателями плотности и теплоотдачи при сохранении низкой себестоимости.

В заводских условиях для изготовления угольных брикетов применяется технологическая цепочка, состоящая из сушилки, дробилки и пресса, а доставка продукции обеспечивается ленточным конвейером.

Брикетирование проходит множество стадий

Брикетирование с использованием добавок связующего осуществляется в несколько стадий:

  1. Сушка исходного сырья. Возможен прямой способ, использующий подогретый газ, или косвенный, где работает тёплый пар. Прочность готового брикета зависит от того, сколько влаги содержали исходные компоненты. Допустимая влажность составляет порядка 15%.
  2. Извлечение летучих веществ. Необходимо для углей низкого качества, загрязнённых примесями. Осуществляется в перегонном аппарате или коксовой печи.
  3. Сортировка по фракциям. Мелочь с размером частиц до 6 мм направляется в специальный бункер для смешивания, а сырьё более 6 мм — в дробилку.
  4. Измельчение крупной фракции в дробилке до размера частиц менее 6 мм. Чем меньше габариты зёрен, тем прочнее получается брикет.
  5. Соединение со связующими веществами при нагревании в лопастном смесителе или глиномешалке. Требуется, чтобы обеспечить достаточную прочность изделий при транспортировке и применении. Массовая доля добавок колеблется от 5 до 15%.
  6. Уплотнение прессованием в оборудовании различных конструкций. В зависимости от особенностей установок рабочее давление достигает 150 МПа. Плотность смеси из угля и связующего увеличивается в несколько раз — от 1,5 до 3.
  7. Обжиг в замкнутом конвейере с подогревом от высокотемпературных газов. Для укрепления брикетов ряд связующих (лигносульфонаты аммония, нефтяной битум) требует дополнительной термообработки при 300°C.
  8. Охлаждение в бункере с воздушной циркуляцией. За 8 часов готовые изделия приобретают температуру окружающей среды, а отходящие газы собираются, очищаются и удаляются в атмосферу. Возможен вариант охлаждения путём гашения специально подготовленной водой.
  9. Упаковка и транспортировка на склады хранения.

Прессованные кирпичи и цилиндры с успехом заменяют кондиционные угли в качестве топлива для предприятий металлургической или химической промышленности, а также частных котельных установок.

Оборудование для производства брикетов

Способ формирования изделий зависит от используемой оснастки. Возможны два принципиально разных типа агрегатов:

  1. Штемпельный пресс. Подходит для выпуска больших партий брикетов ввиду энергоёмкости и финансовой затратности. Разогретой угольной массой заполняют формы и прессуют под давлением от 100 до 120 МПа. Готовая продукция охлаждается и приобретает вид кирпичей, таблеток и подушек.
  2. Экструзионная машина. Имеет меньшую затратность и более скромную производительность. Пластичная угольная смесь подаётся шнеком в матрицу и продавливается через неё. Экструдированные брикеты имеют форму цилиндров с отверстием в центре.

Факторами, определяющими размер частиц, влажность и давление при брикетировании, являются назначение продукта и особенности оборудования. Качество исходного сырья влияет на энергоёмкость процесса. Хорошо поддаются переработке мелкие антрацитовые фракции и пыль, а остальные виды углей ведут себя хуже.

Для получения подобного брикета используется несколько оборудований

Домашняя фасовка твёрдого топлива

Процесс кустарного брикетирования отличается от происходящего в заводских условиях невысоким уровнем механизации и тем, что вместо того, чтобы сушить исходные компоненты, их смачивают. Для нужд отопления стандартного частного дома не придётся организовывать грандиозное производство с серьёзными энергозатратами и дорогостоящим оборудованием. Заготовить на осенне-зимний период три или четыре тонны экономичного твёрдого топлива можно и старинными дедовскими методами.

Стадии домашнего брикетного производства:

  1. Угольная пыль берётся в чистом виде или с добавками глины в пропорции 10:1 и разбавляется водой до получения необходимой густоты. Безопасное глиняное связующее препятствует разрушению готовых брикетов, но повышает зольность. Высокое качество перемешивания позволяет получить использование строительного миксера.
  2. Однородным раствором заполняются подготовленные формы. Для этого подойдут как специальные ёмкости, так и кастрюли, вёдра или бывшие в употреблении контейнеры. Брикеты можно просто лепить руками, как делали раньше.
  3. Готовая продукция сушится и складывается в местах хранения.

Самодельные каменноугольные брикеты отличаются от фабричных невыгодными качествами. Они имеют неидеальную форму, разный уровень влажности и теплоотдачи, невысокую прочность, затрудняющую транспортировку изделий. Но это не мешает самодельным угольным брикетам быть экономичными и удобными в применении, иметь низкую себестоимость и высокую теплотворную способность. Эти преимущества выгодно отличают их от спёкшейся пыли.

Домашнее производство при желании и присутствии средств поддаётся автоматизации. Для этого необходимо приобрести или сделать собственноручно станок ручного брикетирования.

При создании оборудования, аналогичного промышленному, за основу берётся пресс для выпуска самодельных кирпичей. Его усовершенствуют загрузочным бункером и устройством для формирования брикетов в виде брусков, подушек или цилиндров. Если предусмотреть образование сквозных отверстий, то это будет способствовать лучшему горению и увеличит теплоотдачу готовых изделий.

Можно и в домашних условиях осуществить прессовку

Технология кустарного прессования брикетов выглядит таким образом:

  1. Угольная пыль и некондиция тщательно измельчаются, от этого зависят конечные показатели прочности.
  2. Сырьё смешивается с водой и глиной до получения вязкой и липнущей к рукам консистенции.
  3. Масса загружается в бункер и нажатием рычага выдавливается, заполняя форму.
  4. Когда рычаг движется обратно, готовый брикет выталкивается наружу, удаляется и раскладывается на солнце для сушки.

Производство станка для домашнего брикетирования древесного угля методом экструзии стоит доверить профессиональному токарю. За материалы и работу по изготовлению корпуса, матрицы и шнека придётся заплатить немалую сумму, но и производительность такого оборудования будет выше.

Достоинства и недостатки продукта

Продавцы угольных брикетов настаивают на том, что теплотворная способность их товара значительно выше, чем у остальных видов топлива. Это может соответствовать действительности, поскольку теплота сжигания 1 кг антрацита составляет 8 киловатт, а дрова и брикеты на основе древесины выделяют до 5 кВт/кг. К преимуществам брикетированного угля также относятся:

  • укрупнение частиц исходной фракции;
  • уменьшение объёма вредных выбросов в атмосферу при горении;
  • высокое качество продукции при стандартных показателях;
  • лёгкость хранения и транспортировки;
  • простота контроля расходования;
  • борьба с самовозгоранием угольной мелочи;
  • экологическая чистота и отсутствие вредных химических добавок;
  • высокая теплоотдача;
  • лёгкость воспламенения и длительность горения.

Однако владельцы твердотопливных котлов называют ряд причин низкой популярности угольных брикетов в сравнении с древесными аналогами. К недостаткам можно отнести следующее:

  • оборудование тяжело растапливается, а тепла топливо даёт недостаточно;
  • при горении в помещениях присутствуют неприятные запахи;
  • изделия свободно крошатся и становятся бесформенными при транспортировке;
  • образуется большое количество золы.

Негативные отзывы объяснимы, если вспомнить, что недобросовестные производители с целью получения максимальной прибыли пытаются использовать шихту, шлам и другие угольные продукты, непригодные для отопительных нужд. Настоящие антрацитовые брикеты с насыщенно-чёрным глянцевым цветом найти в продаже трудно. Отсюда следуют закономерные выводы, что предпочтительнее изготавливать угольные брикеты самостоятельно и приобретать для этого сырьё высокого качества.

Не стоит тратить силы и средства на прессование низкокалорийных сортов угля, хотя и такие брикеты в грамотном сочетании с дровами значительно снизят общие затраты в отопительный сезон. Изготовленные кустарным способом, они невыгодно отличаются от заводских аналогов: дают немного тепла при горении, хрупкие и разрушаются при перевозке. Но здесь есть возможность позаботиться о качестве исходного материала и отрегулировать содержание добавок. А себестоимость домашних кирпичиков, подушечек и колбасок получается значительно привлекательнее, чем цены их фабричных собратьев.

О технологии брикетировании угля

Один из способов сжигания угольной мелочи – это растопить котел дровами, а потом сверху на горящие поленья подсыпать пыльную фракцию топлива. Но это слишком хлопотное дело, поскольку угольная пыль должна подсыпаться небольшими порциями, а значит, — часто.

Если же загрузить большую порцию, то часть горючего обязательно просыплется в зольник и уйдет в отходы, а остальное топливо заполнит щели между древесиной. Воздух перестанет поступать в зону горения и в результате топка начнет затухать.

Наилучший способ – это методом прессования формировать из мелкой фракции брикеты, которые после этого очень хорошо горят, выделяя большое количество теплоты. Такое решение, как брикетирование углей, было предложено еще в начале позапрошлого века в России изобретателем А.П. Вешняковым и по сей день успешно используется как в промышленных целях, так и в быту. Суть его в том, что уплотнение угольной мелочи с помощью высокого давления на специальном оборудовании позволяет получать топливо, чья теплотворная способность не меньше, чем у качественных углей.

Глубоко не вдаваясь в тонкости технологического процесса и классификацию разных марок горючего, отметим, что подобные брикеты производятся в двух видах:

  • со связующими веществами для промышленных целей;
  • без связующих, предназначаются для сжигания в бытовых котельных установках.

Примечание. Брикеты, спрессованные со связующими веществами, нельзя использовать в быту. Эти вещества при сгорании образуют вредные либо токсичные соединения, которые в промышленности улавливаются разными способами. В бытовое топливо раньше в качестве связующих тоже добавляли крахмалы или патоку, но данная технология устарела.

Поскольку нас интересует технология производства угольных брикетов без всяких добавок для бытовых целей, то стоит рассмотреть именно ее. Итак, последовательность процесса следующая:

  • сначала уголь проходит операцию измельчения, при этом допускается максимальная крупность фракции 6 мм;
  • следующая операция – сушка с целью добиться оптимальной влажности 15%. Для этого применяется особое оборудование для производства угольных брикетов – паровые или газовые сушилки;
  • после сушки состав охлаждается и подается на прессование. Операция проходит при давлении 100—150 МПа в так называемом штемпельном прессе;
  • окончательное охлаждение и отгрузка на склад.

Примечание. Здесь описан традиционный технологический процесс, но требования к крупности фракции и влажности сырья могут изменяться в зависимости от используемого оборудования. Например, современный мини-завод российской компании ЮНИТЕК требует размеров частиц до 0.25 мм с влагосодержанием от 6 до 16%. То есть, в этом случае технология брикетирования угля должна предусматривать более качественное измельчение, зато и давление прессования применяется гораздо ниже.

На выходе получается угольный брикет, чья зольность не превышает 15—20%, максимально допустимая механическая нагрузка – 3 кг/см2, а при падении с высоты до 2 м изделие теряет не более 15% своей массы в результате удара. Теплота сгорания зависит от марок углей, из которых брикет спрессован.

Производство угольных брикет в домашних условиях

Понятно, что промышленное оборудование для брикетирования угля недоступно обычному домовладельцу в силу своей высокой стоимости. Однако, еще наши деды знали, каким образом можно делать брикеты без всякого оборудования. Для этого угольную пыль и крошку смешивали с водой в таком соотношении, чтобы получалась густая масса, а потом из нее вручную формовали лепешки. После просушивания такие изделия успешно сжигались в домашней печке. То есть, вопреки производственной технологии, смесь для производства брикетов из угля не просушивается, а наоборот, увлажняется.

В домашних условиях брикеты изготавливают 2 способами:

  • с помощью ручного пресса;
  • на самодельном шнековом экструдере.

Первый способ хорош тем, что прессовый станок можно недорого приобрести либо изготовить самостоятельно. Его недостаток – низкая производительность, чтобы наделать себе топливных брикет на весь сезон, придется очень хорошо потрудиться. Во втором случае брикетирование угольной пыли происходит достаточно быстро, поскольку весь процесс механизирован. Но здесь на первый план выходит стоимость агрегата, даже самодельная установка потребует ощутимых затрат. Нужно будет приобрести мощный электродвигатель, редуктор и прочие детали.

Алгоритм, согласно которому выполняется изготовление угольных брикетов своими руками, следующий:

  • надо постараться любым доступным способом измельчить угольную крошку. Чем меньше будет фракция, тем качественнее получится изделие;
  • смешать получившийся состав с водой. Точные пропорции указать нет возможности, так как они зависят от содержания пыли. Главное, чтобы смесь была очень густой и лепилась вручную. Добавлять глину не нужно, это только повысит зольность;
  • составом наполнить форму и привести в действие ручной механизм;
  • извлечь брикетированный уголь из формы и оставить сушиться на воздухе.

В результате получаем хрупкие изделия, непригодные к перевозке, зато неплохо сгорающие в печке. Один из способов брикетирования угля в домашних условиях можно узнать, просмотрев видео:

Когда в наличии имеется шнековый пресс, то производство значительно упрощается и ускоряется. Включив электродвигатель, вышеуказанную смесь загружают лопатой в приемный бункер экструдера. На выходе получаются «колбаски» цилиндрической формы отличного качества. Стоит отметить, что подобные брикеты из угольной пыли обладают хорошей прочностью, их даже можно транспортировать.

Подробнее о работе экструдера смотрите на видео:

Конечно, изготовленные в домашних условиях брикеты далеки от идеала. Они имеют невысокую плотность и повышенную влажность, а потому дадут тепла меньше, чем заводские изделия. Тем не менее, в печке или котле они горят хорошо, это не то что жечь угольную пыль, спекающуюся коржом. Да и по стоимости самодельные брикеты из каменного угля обойдутся дешевле.

Вам также может понравиться

Об авторе admin

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *