Алгоритм изготовления топливных брикетов
Своими руками брикетирование проводится не так, как на производстве. Начальный этап схож: ведется измельчение отходов древесного производства. Но затем идет не сушка, а, напротив, замачивание в воде. Или, по крайней мере, хорошее увлажнение, чтобы не пришлось потом сцеживать избыточную влагу.
Далее вводится связующее вещество. Здесь есть три варианта:
- Глина. Самый дешевый и общедоступный наполнитель. Пропорции с основным материалом 1:10. Прекрасно связывает исходные древесное сырье, однако после использования готовых брикетов получается значительное количество зольных отходов: глина практически не горит.
- Обойный клей. Лишен недостатков предыдущей добавки, вводится в меньшем количестве, но делает производство заметно более дорогим.
- Любая макулатура, включая картон, предварительно измельченная и размоченная. Никаких отходов, практически никаких затрат, пропорции – как в случае с глиной. Недостатка два. Чем мельче фракция опилок, тем больше требуется бумажного наполнителя – это раз. Второе: сушить готовые брикеты придется значительно дольше.
Следующим шагом будет перемешивание – ручное или механизированное. Чтобы изготовить по-настоящему качественный брикет, требуется довести массу до максимально доступной однородности.
Далее сырье закладывается в форму для брикетирования, и в ход идет пресс. На выходе получаются брикеты заданной формы, которые отправляются на сушку. Раскладывать их следует достаточно свободно, чтобы было пространство для вентиляции. Для ускорения процесса высыхания рекомендуется периодически топливо переворачивать. А еще – перекладывать элементы бумагой либо сухой ветошью – эти материалы быстро вытягивают из брикетов избыточную влагу.
Сушить топливные брикеты следует до тех пор, пока их влажность не достигнет хотя бы показателей сырых дров, то есть – 25 %. На деле желательно добиться еще меньшей влажности – теплоотдача затем будет выше. Вы же не торопитесь, так что в жаркую погоду вполне можете позволить себе подержать топливные брикеты на солнышке на неделю дольше. Тем теплее будет в жилище зимой. Учтите, что торопиться вредно: котлы на твердом топливе, так же, как гидролизные, работают только на горючем, чья влажность не выше 30 %. Поторопитесь – будете оплачивать дорогостоящий ремонт или вовсе придется покупать новое отопительное оборудование.
Хорошо просушенное топливо убирается на хранение. Держать брикеты можно в не отапливаемом и достаточно сыром месте, если расфасовать их по полиэтиленовым мешкам, плотно затянуть горловину и герметизировать ее несколькими слоями скотча, проложенными внахлест.
Виды брикетов
Давайте разберемся, какие виды брикетов для отопления существуют и их составляющие. Существуют несколько видов таких брикетов:
- древесные брикеты;
- торфяные брикеты;
- брикеты из каменного угля.
Рассмотрим более детально каждый такой вид топлива.
Древесные брикеты
Данный вид брикетов производят из опилок и прочих материалов – отходов деревоперерабатывающей промышленности. Предварительно сырье подвергают нагреванию, а затем прессуют. Для этого используют высокое давление на стружку. Под давлением груза древесина выпускает лигнин. Он выполняет роль клея. После его застывания масса не теряет формы и достаточно прочная на ощупь. Лигнин – природный материал, он не несет никакого вреда организму человека. Для древесных брикетов характерны некоторые важные характеристики. Влажность топлива составляет 10%. Как видим, влажность готового материала в разы ниже древесины. В момент сгорания опилки выделяют 4400 ккал/кг. Если сравнивать данный показатель и отопление опилками с горением угля, заметим, показатель равен 3910 ккал/кг.
Древесные брикеты
Плотность древесины не одинаковая, все зависит от исходной породы дерева, из которой ее получили
Также немаловажно то, что при сгорании древесного отопительного брикета остается незначительное количество пепла. Его показатель не превышает 0,12%
В то время, как уголь оставляет после себя 20% золы. Древесные брикеты для отопления удобны тем, что в момент горения нет треска, и они не дают искру. Образование дыма минимально и при всем этом такой вид топлива способен отдавать тепло в помещение в течение нескольких часов. Полностью древесный блок выгорает за 4 часа. Если вы не удаляете золу и угли, можно их использовать для приготовления пищи.
Если сравнивать его с углем, при горении древесина дает в разы меньше угарного газа, чем иные материалы. Форма, в которой производят древесные блоки, удобна в практике. Это позволяет не занимать много места для хранения топлива. Евродрова подойдут в качестве топлива не только для твердотопливных котлов. Их можно использовать для разведения костра на природе и для растопки камина. Также дрова в виде древесных блоков легко контролировать в расходовании.
Топливные брикеты можно использовать для приготовления пищи на мангале
Вы можете высчитать, сколько блоков вам необходимо для отопления определенной площади. Зная эту величину, без труда уточните объем закупаемого топлива на сезон. Помните, покупая цельное дерево, вы платите не только за материал, но еще за воду и воздух. Как видим, отопление прессованными опилками – не только выгодно с экономической точки зрения, но и безопасно в плане здоровья. Также у вас появляется возможность не проводить вырубку леса и других зеленых насаждений, дабы произвести отопление дома опилками.
Торфяные брикеты
Брикеты из торфа производят аналогично древесным. Торф изначально просушивают и прессуют. Если на торф влиять высокими температурами, он начинает уплотняться и превращается в блоки. Такая форма удобна при хранении и доставке груза. Торфяными брикетами можно топить все виды печей. Для данного вида топлива характерны высокие показатели тепловой отдачи в течение продолжительного времени. Как видим, торфяные брикеты для отопления – это еще один вариант замены цельной древесины для отапливания помещений. Если ваш котел позволяет регулировать подачу воздуха, в таком случае время горения торфяных блоков увеличивается до 8 часов.
Уголь для отопления
Торфяные брикеты
Данное топливо будет хорошей заменой иного варианта топлива для обогрева помещений ночью
В данное время суток вам важно держать температуру воздуха в помещении на уровне комфортной для нормальной жизни. Еще раз напомним о форме
Торф брикеты для отопления – небольшой формы для удобной транспортировки и для растапливания печи. Чтобы котел постоянно нагревал воду, достаточно через равные промежутки времени подкладывать новые брикеты.
Такая альтернатива удобрения придется по душе многим огородникам. Давайте посчитаем, что выгоднее – дрова или пеллеты. Чтобы купить тонну блоков из торфа, вы должны заплатить примерно 6000 рублей. Тонна дров любой породы дерева стоит 2000 рублей. Пересчитаем показатели теплоотдачи данных материалов. Выясняется, что 2,4 кВтч/кг дают дрова и 5 кВтч/кг, имеем выход от сгорания пеллетов. Как видим, приобрести искусственное топливо куда выгоднее. Также практичность брикетов из торфа заключается в том, что отпадает необходимость рубить дрова на удобные поленья, высушивать их и выделять большие площади для хранения.
Технологии брикетирования угля
Угольные брикеты изготавливают из бурого угля, крошки и пыли антрацитов и каменных углей, полукоксовой и коксовой мелочи. В зависимости от типа исходного сырья в него добавляются или нет связующие компоненты.
Формирование брикетов из бурого угля происходит без добавления связующих, так как сам материал содержат до 20% битумов. При переработке сырье измельчают, нагревают и сушат, доводя до 18-20% влажности. После охлаждения полученную крошку подают в пресс высокого давления, где формируется кусковое топливо. Их после охлаждения можно использовать или улучшить качественные характеристики в установках по полукоксованию.
Пресс для брикетирования угля
Брикетирование мелочи каменных углей также может происходить как с использованием связующих, так и без них. При промышленном изготовлении в качестве связующего элемента добавляют следующие вещества:
- нефтебитум;
- лигносульфонаты;
- меласса;
- жидкое стекло;
- цемент.
Жидкое стекло и цемент используются при переработке некоторых видов угля и мелкого кокса. Такие брикеты применяют в металлургии в тех процессах, где наличие подобных составляющих допустимо. Каменноугольная смола и нефтебитум также используются для производства топлива промышленного применения. Для отопления домов такие брикеты не подходят: при сгорании выделяется бензопирен и другие вредные вещества, так что они запрещены СЭС и спрос на них весьма ограничен.
Есть две технологии брикетирования: с добавлением связующего компонента или без него
Для брикетов бытового использования в качестве связующего элемента используют чаще всего крахмалы, которые добавляют в крошку до получения вязкой массы. Иногда добавляют сахара, целлюлозу, патоку. Глина, гипс и известь используются реже, так как увеличивают зольность и снижают удельную теплоемкость топлива. Тип и количество связующего компонента подбирается исходя из качеств угольного сырья в процессе производства. Ориентиром служат механические характеристики брикета, но важна также и энергетическая ценность получаемого топлива.
Изготовление угольных брикетов для бытового использования состоит из следующих этапов:
- Сушка. Чем меньше влаги в сырье, тем прочнее будут брикеты.
- Удаление летучих составляющих. Этот этап необходим при переработке угля низких сортов с содержанием большого количества летучих веществ. Используют для этого коксовую печь или перегонный аппарат.
- Измельчение.
- Добавление связующих веществ и перемешивание его с угольной крошкой. Данный состав называют шихтой.
- Смесь подается на пресс, где под давлением формуются брикеты.
- В некоторых случаях (зависит от используемого связующего компонента) требуется нагрев в печи до 300 о С.
- Охлаждение.
Разработки последних лет позволили формировать каменноугольные брикеты без применения связующих из любых отходов угольной промышленности. Брикетирование в таких установках проходит в два этапа. Сначала измельченный уголь проходит первоначальное уплотнение за счет удаления пустот между частицами. Затем путем повышения давления до 100—200 Мн/м 2 происходит деформация и уплотнение самих частиц.
Так выглядит прессованный уголь
При этом выделяются фенолы и смолы, которые при добавлении воды образуют натуральный связующий компонент. Весь процесс находится под контролем микропроцессора. Полученные таким способом брикеты горят без дыма и не выделяют вредных веществ. Стоит ли говорить, что подобный пресс для брикетирования угля стоит немало? Отсюда и высокая стоимость конечной продукции. Зато перерабатывается уголь любой марки, брикеты получаются крепкие, с большой теплотворной способностью, горят без дыма и каких-либо существенных выделений атмосферу.
Теплотворная способность брикетов из каменного угля 6000ккал/к
Есть еще несколько технологий, позволяющих делать каменноугольные брикеты без связующих. Для этого используют специальные валковые прессы, но перерабатываются таким способом не все марки. В некоторых разработках к крошке высокосортных углей добавляют некоторую часть сырья с высоким содержанием смол (спекающиеся угли). Полученную смесь разогревают до температур пластификации спекающихся углей, после чего смесь немного остужают и затем формуют брикеты.
Классификация брикетированных изделий
Деление на группы происходит с учетом различных критериев: материала изготовления, формы изделий, степени защиты, степени экологической чистоты, даже вида упаковки. Рассмотрим одну из распространенных классификаций – по типу изготовления и форме.
Большая часть брикетов представляет собой изделия определенной конфигурации:
- RUF — кирпичики с закругленными углами.
- Nestro — цилиндры различной длины.
- Pini-kay – удлиненные многогранники с отверстием посередине.
Первые изделия прямоугольной формы RUF появились в Германии. Для их выпуска используют мощные гидравлически прессы, действующие под давлением до 400 бар. Цилиндрическую форму выпускают на станках с гидравликой или ударно-механическим приводом, некоторые «бочонки» имеют радиальное отверстие.
Брикеты RUF выбирают за их компактность, невысокую стоимость и удобство использования. Они продолжают выделять тепло даже при отсутствии открытого огня
Для производства трубок пини-кей, кроме стандартной механической процедуры прессования под давлением до 1100 бар, используют термический обжиг. Он увеличивает прочность, влагостойкость, калорийность и продлевает период горения. Продукция первых двух групп, напротив, отличается хрупкостью и легко впитывает влагу, поэтому всегда упаковывается в герметичную, удобную для транспортировки тару. Длинные цилиндры и трубки (60-70 см) при желании можно легко поделить на части.
Качество обработки топливных брикетов влияет и на их стоимость – пини-кей дороже двух других аналогов. Их можно узнать по характерному черному или темно-коричневому цвету внешней стороны. Материал изготовления и характеристики обычно указаны на упаковке.
Наряду с топливными брикетами используют пеллеты — гранулы небольшого размера. Они обладают высокой теплоотдачей благодаря большому содержанию углерода и плотной структуре
Топливные брикеты относят к классу экологически чистых видов топлива по нескольким причинам:
- для изготовления используют исключительно подлежащие утилизации отходы – пыль, крошку, опилки;
- при сжигании брикетированного топлива выделяется минимум углекислого газа (для сравнения – сгорание природного газа увеличивает объем выделяемой углекислоты в 10 раз, угля – в 50 раз);
- в результате сгорания образуется зола (не уголь), которая подходит для подкормки садовых культур в качестве азотного удобрения.
Отопление брикетами коттеджей и дачных домиков безопасно и эффективно.
Однако наиболее удобной признана классификация по материалу изготовления, то есть остаткам натурального сырья – сельскохозяйственных биомасс, угольной пыли, древесных опилок, торфяной крошки и т.д. На ней мы остановимся более подробно.
Загрузка сырья в стиральную машинку
Старые стиральные машинки советского производства тем и хороши, что дожили до наших времён и продолжают работать, как и три-четыре десятка лет назад. Для того, чтобы подготовить основу для брикетов долгого горения, лучше всего использовать именно такой безотказный агрегат.
В отсек для стирки загружается вымоченный картон чуть больше половины ёмкости. Почему именно в стиральную машину? Она является идеальным измельчителем размокшего картона. Ведь для того, чтобы можно было смешать его с угольной пылью, требуется довести картон до кашеобразного состояния, а старая стиральная машинка справляется с этой задачей прекрасно.
Размокший картон загружается в стиральную машину
Теперь требуется немного разбавить массу. Для этого в машинку заливается 2,5-3 ведра воды (она берётся прямо из ванны). Кстати, чтобы избежать слишком большого расхода, жидкость, выдавленная из сырья прессом, также собирается в ведро и возвращается в ванну.
В машинку заливается 2,5-3 ведра воды
Теперь стиральную машинку можно запустить и идти заниматься другими делами. Однако не стоит рассчитывать на большое количество времени. Обычно хватает каких-то 5-7 минут, после чего можно продолжать загрузку.
По прошествии указанного времени следует посмотреть, насколько хорошо перемололся картон. Если всё в порядке, можно добавлять следующий ингредиент.
Должна получиться вот такая кашеобразная масса
Добавление угля
Угольная пыль всегда считалась отходами. Ведь топить ею печь довольно проблематично. Пыль слишком плотная, а потому начисто перекрывает поступление кислорода к пламени, в результате, огонь гаснет. Здесь же угольная пыль будет перемешана с частицами картона, поэтому проблем в поступлении кислорода можно не бояться. На весь замес картона, который был измельчён в стиральной машинке, потребуется чуть больше полведра угольной пыли. Если добавить больше, то брикеты получатся рыхлыми, будут рассыпаться, а значит, и о длительном горении речи идти не может.
В измельчённый картон высыпают чуть больше полведра угольной пыли
Ещё пара минут работы машинки, и массу можно закладывать в пресс.
Преимущества угля в брикетах
Котел для отопления дома может работать на разных материалах. Угольные брикеты – это не самый распространенный вариант. Однако он достаточно перспективен, особенно если его производство выйдет на более качественный уровень.
Преимущества, которые имеют прессованные древесно-угольные брикеты, неоспоримы. Благодаря этому этот материал сомнительного качества используют для обогрева дома.
Достоинства угольных брикетов:
- Угольные брикеты горят долго и выделяют много тепла. Поэтому они экономичны и пользуются популярностью.
- Применение такого топлива пользуется популярностью потому, что его брикеты имеют одинаковые размеры. Это позволяет получать равномерное тепло.
- Помимо того, что брикеты горят в два раза дольше дров, они еще и достаточно легкие и компактные. Благодаря этому топливо занимает в два раза меньше места.
- Качественные угольные брикеты при горении не выделяют угарный газ. Благодаря этому они безопасны в использовании, при условии, что у вас в доме хорошая вентиляционная система.
- Такие брикеты выделяют больше тепла, чем дерево, уголь из дерева и камня.
- В процессе транспортировки и использования топливные угольные брикеты не крошатся. Поэтому они не пылят и не загрязняют помещение, в котором хранятся.
- Если вы научитесь их правильно разжигать, то вам потребуется всего 15 минут для такой процедуры.
Такие преимущества делают древесный уголь отличным топливом для котлов. Если этот продукт начнут производить в соответствии со всеми требованиями безопасности, то в перспективе оно может стать очень популярным.
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.
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.
Брикетирование угля в домашних условиях
Для брикетирования угля в домашних условиях промышленная технология не подходит. Высокая цена оборудования для производства угольных брикетов, большие энергозатраты, необходимость получения огромного количества разрешений от госорганов в разы увеличивает себестоимость готовой продукции. Но с целью отопления небольшого частного дома необходимости в организации масштабного производства нет. Для изготовления 3-4 тонн брикетов (зимний запас) вполне можно обойтись подручными средствами.
Оборудование для брикетирования в домашних условиях
Самый простой способ, который был хорошо знаком еще нашим прадедам:
Угольная пыль смешивается с глиной в соотношении 10:1 с добавлением небольшого количества воды для образования густой массы. Глина является безопасным связующим компонентом, который не даст брикетам развалиться
Важно тщательно перемешать все компоненты смеси. С этой целью часто используют строительный миксер.
Далее раствор разливается по формам
Это могут быть как специальные емкости, так и бывший в употреблении инвентарь (старые кастрюли, ведра, ящики). Если нет емкостей, угольные лепешки можно формировать и вручную, как делали наши предки.
После полного высыхания брикетированный уголь можно отправлять на хранение.
Несмотря на то, что, согласно производственной технологии, смесь сушится, во время домашней заготовки брикетов смесь увлажняется. В данном случае угольные брикеты, сделанные своими руками, имеют следующие отличительные черты:
- Неидеальная форма.
- Разный уровень влажности и, следовательно, теплоотдачи.
- Невысокая прочность, которая не позволяет транспортировать брикеты.
Самодельный угольный брикет
Но данные свойства не мешают изделиям с низкой себестоимостью хорошо гореть, особенно по сравнению со спекшейся пылью. Такой вариант гораздо удобнее и практичнее.
А если процесс все-таки хочется как-то автоматизировать, то можно последовать примеру домашних умельцев и самостоятельно изготовить оборудование, похожее на производственное:
- Станок, позволяющий сделать брикеты вручную. Инструкцию того, как сделать станок, легко найти в сети Интернет. Для ручного прессования хорошо подходит агрегат, предназначенный для домашнего производства кирпичей. Материалами, позволяющими сварить раму, являются профильная труба и уголок 40*40 мм. Сверху монтируется приемный бункер. Сбоку крепится ручной механизм для брикетирования смеси в изделия прямоугольной или цилиндрической формы. Технология:
- Сырье максимально измельчается. Мелкая фракция обеспечивает прочность и качество брикета.
- Добавление воды позволит приготовить липкую к рукам смесь. Допустимо добавление глины в небольшом количестве, чтобы несильно повысить зольность горючего.
- Далее смесь засыпается в бункер, откуда происходит наполнение формы. Брикет выдавливается нажатием рычага.
- Обратное движение рычага приводит к выталкиванию брикета из формы. Он снимается и располагается на солнце для высыхания.
- Шнековый пресс, где изделия брикетируются методом экструзии. В данном случае финансовые затраты на сборку машины, как и ее производительность будут больше. Вам понадобится:
- Толстостенная труба из стали для изготовления корпуса. Внутри она протачивается согласно желаемому размеру шнека.
- Шнек, произведенный из углеродистой стали повышенной прочности.
- Матрица с одним или несколькими отверстиями из того же материала.
- Электродвигатель мощностью от 4 кВт.
- Ременная передача (минимум 3 ремня).
- Приемный бункер.
Технология изготовления брикетов угля без связующего
Изготовление корпуса, матрицы, шнека лучше доверить хорошему токарю
Важно, чтобы диаметры шкивов обеспечивали скорость вращения шнека не более 200 оборотов/мин. Двигатель необходимо заземлить перед подключением его к домовой электросети
Технология производства:
- Сырье измельчается и смешивается с водой.
- При включенном двигателе смесь загружается в бункер.
- Появляющиеся «колбаски» режутся на кусочки желаемой длины и выкладываются на стеллаж для просыхания.
Закладка и прессование полученной массы
При помощи небольшого ведра получившаяся масса закладывается во все 4 отсека пресса, домкрат с платформами опускается вниз. Необходимо понимать, что отсеки должны быть заполнены под завязку. После того, как пресс выполнит свою задачу, брикеты будут высотой всего около 5 см.
Отсеки пресса заполняются готовой массой из картона и угольной пыли
Вращением ручки домкрата оператор опускает платформы вниз до упора. Вся отжатая вода сливается по жёлобу в ведро – она будет впоследствии снова использована.
Домкрат сконструирован таким образом, чтобы нивелировать усилия человека. Однако наступает момент, когда даже он не способен продавить платформы дальше. Тогда необходимо подождать пару минут, пока стечёт оставшаяся жидкость, и можно доставать почти готовые брикеты. Почему «почти»? Да просто им нужно основательно просохнуть. Пока они сырые, их можно сломать, уронив с высоты своего роста. А вот когда брикеты высыхают, их становится проблематично разбить даже молотком.
При помощи домкрата масса прессуется в брикеты
