Якщо різні деревні відходи у вигляді тирси і тріски досить легко спалювати в спеціально пристосованих для цього котлах тривалого горіння, то з вугільною дрібницею і пилом справа інакша. Той, хто хоч раз намагався топити піч або котел дрібними фракціями вугілля, знає, що половина палива зникає марно, прокидаючись крізь колосники в зольник, а інша половина спікається і перекриває доступ повітря в топку. Через це інтенсивність горіння різко знижується. У той же час викидати таке пальне безглуздо, адже воно містить масу теплової енергії. У цій ситуації може допомогти брикетування вугілля, про що і буде розказано у цій статті.
Про технологію брикетування вугілля
Один із способів спалювання вугільної дрібниці – це розтопити котел дровами, а потім зверху на палаючі полина підсипати курну фракцію палива. Але це дуже клопітна справа, оскільки вугільний пил повинен підсипатися невеликими порціями, а отже, часто.
Якщо ж завантажити велику порцію, то частина пального обов'язково просипається в зольник і піде у відходи, а решта палива заповнить щілини між деревиною. Повітря перестане надходити в зону горіння і в результаті топка загасатиме.
Найкращий спосіб - це методом пресування формувати з дрібної фракції брикети, які після цього дуже добре горять, виділяючи велику кількість теплоти. Таке рішення, як брикетування вугілля, було запропоновано ще на початку позаминулого століття у Росії винахідником А.П. Вешняковим і по сьогодні успішно використовується як у промислових цілях, так і в побуті. Суть його в тому, що ущільнення вугільної дрібниці за допомогою високого тиску на спеціальному устаткуванні дозволяє одержувати паливо, чия теплотворна здатністьне менше, ніж у якісного вугілля.
Глибоко не вдаючись у тонкощі технологічного процесута класифікацію різних марок пального, відзначимо, що подібні брикети виробляються у двох видах:
- зі сполучними речовинами для промислових цілей;
- без сполучних призначаються для спалювання в побутових котельних установках.
Примітка.Брикети, спресовані з речовинами, не можна використовувати в побуті. Ці речовини при згорянні утворюють шкідливі чи токсичні сполуки, які у промисловості уловлюються різними способами. У побутове паливо раніше як сполучні теж додавали крохмалі або патоку, але дана технологіязастаріла.
Оскільки нас цікавить технологія виробництва вугільних брикетів без будь-яких добавок для побутових цілей, варто розглянути саме її. Отже, послідовність процесу наступна:
- спочатку вугілля проходить операцію подрібнення, при цьому допускається максимальна крупність фракції 6 мм;
- Наступна операція - сушіння з метою досягти оптимальної вологості 15%. Для цього застосовується спеціальне обладнання для виробництва вугільних брикетів – парові або газові сушарки;
- після сушіння склад охолоджується та подається на пресування. Операція відбувається при тиску 100-150 МПа у так званому штемпельному пресі;
- остаточне охолодження та відвантаження на склад.
Примітка.Тут описаний традиційний технологічний процес, але вимоги до крупності фракції та вологості сировини можуть змінюватись в залежності від обладнання, що використовується. Наприклад, сучасний міні-завод російської компаніїЮНІТЕК вимагає розмірів частинок до 0.25 мм з вмістом вологи від 6 до 16%. Тобто в цьому випадку технологія брикетування вугілля повинна передбачати більш якісне подрібнення, зате тиск пресування застосовується набагато нижче.
На виході виходить вугільний брикет, зольність якого не перевищує 15-20%, максимально допустиме механічне навантаження - 3 кг/см2, а при падінні з висоти до 2 м виріб втрачає не більше 15% своєї маси в результаті удару. Теплота згоряння залежить від марок вугілля, з яких брикет спресований.
Виробництво вугільних брикетів в домашніх умовах.
Зрозуміло, що промислове обладнаннядля брикетування вугілля недоступне звичайному домовласнику через свою високу вартість. Однак, ще наші діди знали, як можна робити брикети без будь-якого обладнання. Для цього вугільний пил і крихту змішували з водою у такому співвідношенні, щоб виходила густа маса, а потім з неї вручну формували коржики. Після просушування такі вироби успішно спалювали в домашній печі. Тобто всупереч виробничій технології суміш для виробництва брикетів з вугілля не просушується, а навпаки, зволожується.
У домашніх умовах брикети виготовляють 2 способами:
- за допомогою ручного пресу;
- на саморобному шнековому екструдері.
Перший спосіб хороший тим, що пресовий верстат можна недорого придбати або виготовити самостійно. Його недолік - низька продуктивність, щоб наробити собі паливних брикетна весь сезон, доведеться дуже добре попрацювати. У другому випадку брикетування вугільного пилу відбувається досить швидко, оскільки весь процес механізований. Але тут на перший план виходить вартість агрегату, навіть саморобна установка вимагатиме відчутних витрат. Потрібно буде придбати потужний електродвигун, редуктор та інші деталі.
Алгоритм, згідно з яким виконується виготовлення вугільних брикетів своїми руками, є наступним:
- треба постаратися будь-яким доступним способомподрібнити вугільну крихту. Чим менше буде фракція, тим якіснішим буде вироб;
- змішати склад з водою, що вийшов. Точні пропорції вказати немає можливості, оскільки вони залежать від вмісту пилу. Головне, щоб суміш була дуже густою та ліпилася вручну. Додавати глину не потрібно, це лише підвищить зольність;
- складом наповнити форму та привести в дію ручний механізм;
- витягти брикетоване вугілля з форми і залишити сушитися на повітрі.
В результаті отримуємо тендітні вироби, непридатні до перевезення, зате непогано згоряють у печі. Один із способів брикетування вугілля в домашніх умовах можна дізнатися, переглянувши відео:
Коли є шнековий прес, то виробництво значно спрощується і прискорюється. Включивши електродвигун, вищезгадану суміш завантажують лопатою в приймальний бункер екструдера. На виході виходять ковбаски циліндричної форми відмінної якості. Варто відзначити, що подібні брикети з вугільного пилу мають гарну міцність, їх навіть можна транспортувати.
Докладніше про роботу екструдера дивіться на відео:
Висновок
Звичайно, виготовлені в домашніх умовах брикети далекі від ідеалу. Вони мають невисоку щільність і підвищену вологість, а тому дадуть тепла менше заводських виробів. Тим не менш, у печі або казані вони горять добре, це не те що палити вугільний пил, що спекається коржем. Та й за вартістю саморобні брикети з кам'яного вугілляобійдуться дешевше.
Технології брикетування вугілля призначені для одержання товарної продукції з вугільного пилу, відсіву, некондиційного та неякісного вугілля. В якості сировини можуть використовуватися чорне або буре вугілля, а також кокс.
Брикетування вугілля є дуже старою технологією, яка набула розвитку з використанням двох-роликових валкових пресів, що дозволило підвищити продуктивність та якісно покращити економічну привабливість цього бізнесу.
SAHUT-CONREUR була однією з компаній, що розпочали виробництво двох-роликових пресів на початку XX століття. Ми знаходимося в північній Франції і, з початку XX століття, встановили понад 1000 брикетованих заводів у різних частинах світу, з них понад 350 для брикетування вугільного відсіву.
Технологія брикетування вугілля на роликових пресах була розроблена для випуску брикетів з вугільної дрібниці, що надходить після вугільних сит та миття. Брикети призначені для використання як паливо для приватних або промислових котелень тим же способом, що і кондиційне вугілля, а також упаковуються для роздрібного продажуі в цьому виді можуть поставлятись на експорт.
У більшості випадків процес брикетування вугілля відбувається з додаванням сполучного (вугільний пек, нафтовий бітум, смола, меляса та вапно, лігносульфонат, крохмаль, полімери …). В окремих випадках брикетування можливе також і без сполучного.
ПЕРЕВАГИ БРИКЕТОВАНОГО ВУГІЛЛЯ
Технічне рішення:
- Отримання продукту однакового розміру, обсягу, форми та ваги.
- Усунення проблеми утворення пилу та шлюбу під час транспортування.
- Задана твердість та міцність брикету.
- Утилізація відходів у товарну продукцію
Споживчі та маркетингові переваги:
- Вища енергетична цінність
- Більше тривале горіння
- Зола у вигляді порошку
- Менше емісія CO2 та сірки
- Легше упакування, транспортування, складування
- Готово для автоматичної подачіу топку
- Можливість упакування для споживчого ринку
- Постачання на експорт
БРИКЕТУВАННЯ ВУГІЛЛЯ БЕЗ ЗВ'ЯЗУЮЧОГО
Завод брикетування вугілля без сполучного складається з наступних компонентів:
Потужність заводу з брикетування вугілля без сполучного може бути від кількох тонн на годину до 25 т/год.
Брикетування вугілля зі зв'язуючим
Завод з брикетування вугілля зі сполучною складається з наступних ділянок:
- ділянка сортування та подрібнення вугілля, якщо розміри вугілля занадто великі
- ділянка сушіння, якщо вологість вугілля надто висока
- ділянку додавання сполучного
- ділянка брикетування на дво-роликовому пресі
- (опціонально) ділянку пост-обробки (охолодження, дозрівання та сушіння в залежності від використовуваного сполучного)
Потужність заводу з випуску брикетів із вугілля зі сполучною може бути від кількох тонн на годину до 100 т/год для великих пресів.
Можливі сполучні
- вугільний пек
- нафтовий бітум
- смола
- меляса та вапно
- лігносульфонат
- крохмаль
- полімери та ін
Конкретне сполучне для вугільних брикетів визначається доступністю в регіоні та вимогами до кінцевого продукту. Оптимальні пропорції сполучного та параметри готового брикету визначаються під час тестування вугілля у Франції на пілотному заводі "Sahut-Conreur".
Тестування сировини та сполучної для вугільних брикетів
Вугілля в кожному конкретному родовищі має індивідуальні хімічні та Фізичні характеристикиУ кожному регіоні можуть бути доступні різні сполучні.
Для точного визначення необхідного складу та характеристик обладнання необхідно проведення попереднього тестування матеріалу замовника на заводі виробника компанії "Sahut Conreur SA" у Франції. Для проведення тестів замовнику необхідно надіслати вугілля до Франції на тестування.
В результаті тестів можна буде:
- визначити необхідний склад та характеристики обладнання
- визначити вид та пропорції сполучного
- отримати готовий брикет та визначити його характеристики
- розрахувати точні економічні показникивиробництва
Також тільки при тестуванні можна визначити, чи годиться вугілля для брикетування без сполучного та якими в цьому випадку будуть техніко-економічні показники виробництва, а також якісні характеристики брикету.
ПОРІВНЯННЯ ВАРІАНТІВ брикетування вугілля зі сполучною та без
Брикетування вугілля з використанням сполучного:
- + Підходить для будь-якого кам'яного або бурого вугілля
- + Висока продуктивність (до 100 т/год)
- +
- + Можливість отримувати вологозахищені брикети
- + Низька вартість витратних матеріалів
- - Дорожче та складніше обладнання, потрібне сполучне
Брикетування вугілля без сполучного:
- - Застосовується тільки для певного вугілля
- - Обов'язкове сушіння
- - Обмежена продуктивність (до 25 т/год)
- - Високе питоме енергоспоживання
- - Висока вартість витратних матеріалів
- + Немає сполучного, простіше та дешевше обладнання
Технологія брикетування вугілля без сполучних добавок здається привабливішою на перший погляд, проте при цьому в рази підвищуються енерговитрати, знижується продуктивність і якість брикету.
Після тестування зазвичай стає очевидним, що брикетування із застосуванням сполучного більш виправдано економічно, навіть з урахуванням витрат на закупівлю, доставку та зберігання цих матеріалів.
Етапи технологічного процесу брикетування вугілля та коксу
Подрібнення вугілля в молотковій дробарці
Подрібнення вугілля необхідне отримання однорідної фракції, тому перед сушінням або після вугілля пропускають через молоткову дробарку.
Сушіння вугілля в сушильному барабані
Сушіння необхідна для зниження вологості вугілля перед введенням сполучного. Ступінь сушіння залежить від використовуваного сполучного та технології. Кінцевий продукт має вологість 5-10%.
Пресування подрібненого вугілля та вугільного пилу
Пресування вугільного пилу та подрібненої вугільної фракції виконується на двох-роликових пресах, які відповідають вимогам галузі:
- Висока продуктивність
- Низьке питоме енергоспоживання
- Висока надійність
Нашим партнером є світовий лідер у виробництві цього обладнання французька фірма Sahut Conreur.
Постобробка (Дозрівання) вугільного брикету
Залежно від виду вугілля і сполучного технології буває необхідно спеціальним чином охолоджувати і витримувати готовий брикет деякий час у спеціальних бункерах, протягом якого брикет набуває міцності.
Час витримування індивідуальний і визначається на етапі тестування.
У випадку, якщо Вас цікавить технологія виробництва вугільних брикетів, будемо раді відповісти на
Зміст
Доступна в порівнянні з іншими видами енергоносіїв ціна, відсутність проблем з придбанням, хороша тепловіддача - основні причини, з яких багато користувачів вважають за краще використовувати вугільні брикети для опалення. Ціна на звичніші енергоносії постійно збільшується, що змушує шукати альтернативні джерела тепла. Вугільний пил - доступний вид палива, але його використання в чистому вигляді невигідно: половина сировини провалюється в золу через прути колосника, а інша половина спікається, що призводить до засмічення паливника.
Вугільні брикети
Одним з варіантів використання вугільного пилу, що дозволяє отримати з нього максимум тепла, є насип фракції на дрова, якими розтоплюється котел попередньо. Але це дуже клопітно, тому що її потрібно часто сипати невеликими порціями. Насип великої кількості дрібної фракції призведе до того, що вона все одно прокинеться в зольник, перетворившись на відходи. А та частина, яка залишиться на дровах, заповнить щілини між ними, перекривши циркуляцію повітря і спровокувавши згасання топки.
Вихід - виготовлення брикетів із пилу з додаванням допоміжних речовин методом пресування. Перероблена таким чином дрібна фракція добре горить з великою тепловіддачею.
Докладніше про технологію брикетування
На початку минулого століття російський дослідник О.П. Вешняков запропонував пресувати дрібну фракцію в елементи певної форми та розміру, які по тепловіддачі не поступалися самому вугіллю. Ідея знайшла широке застосування й у побуті, й у промисловості.
Брикети вугілля на стрічці, що просіває. Сьогодні пресоване вугілля класифікують залежно від матеріалу, екологічності, захищеності, форми та типу упаковки. Але двома основними видами є:
- Для виробництва з додаванням сполучних компонентів.
- Для домашнього вживання без добавок.
Важливо знати, що виробничі брикети категорично не можна використовувати у побуті. При їх згорянні виділяється велика кількість токсичних речовин, за відведення яких в умовах виробництва відповідає спеціальне обладнання. Раніше під час виготовлення побутових брикетів використовували добавки як патоки чи крохмалю. Але ця технологія залишилася в минулому.
Промислове виробництво
Відмінні риси пилу та дрібної кам'яновугільної фракції: низька питома калорійність та щільність. Але ці матеріали розглядаються як дешева сировина, що дозволяє організувати виробництво вугільних брикетів. Продукція буде відрізнятися хорошою щільністю та тепловіддачею за низької собівартості.
Для виготовлення брикетів у заводських умовах використовується спеціальна технологічна лінія, що складається з дробарки, сушарки, преса. Переміщення напівфабрикатів між машинами забезпечує стрічковий конвеєр.
Пресоване вугілля без добавок виготовляється у кілька етапів.:
- Подрібнення сировини до розміру частинки 6 мм та дрібніше.
- Сушіння суміші до позначки 15% вологості за допомогою парових та газових сушарок.
- Далі пил охолоджується і подається на прес штемпельного типу, що впливає на суміш під тиском 20-150 МПа (дивлячись, яка технологія використовується). Після цієї обробки готові брикети надходять на склад готової продукціїна зберігання.
Призначення палива та обладнання - основні фактори, що впливають на розмір частинок, рівень вологості і величину тиску, під яким вони перетворюються на брикети. При цьому енергоємність готового продукту залежить від якості сировини. Важливо використовувати саме дрібну фракцію антрациту, а чи не бурого чи інших різновидів вугілля. Для міцності допустиме додавання мінеральних чи органічних добавок.
Прес для брикетування вугілля Брикети з кам'яного вугілля можуть бути спресовані двома способамив залежності від того, яке обладнання для брикетування застосовується:
- Штемпельний прес. Нагрітою вугільною сумішшю наповнюються спеціальні форми, у яких вона стискається із зусиллям 100-120 МПа. Після охолодження брикети фасуються. Готова продукція має вигляд цеглинок або циліндрів з отворами, може бути схожа на «пігулки» або «подушечки». Цей спосібВиготовлення підходить для виробництва брикетів у великих кількостях через великі енергетичні та фінансові витрати.
- Екструзійна машина. У разі пластична вугільна маса продавлюється пресом через матрицю. Брикет шнекового пресування (піні-кей) із вугільного пилу має циліндричну форму, нагадуючи «ковбаску», з каліброваним отвором посередині. Технологія менш витратна, але менш продуктивна.
Технологія виробництва брикетів для промислового використання передбачає додавання цементу, нафтобітумної суміші, рідкого скла та інших. У металургії застосування цих речовин дозволено. А ось купувати кам'яновугільні брикети з нафтобітумом для опалення житлового приміщення не можна згідно з вимогами СЕС.
Брикетування вугілля в домашніх умовах
Для брикетування вугілля в домашніх умовах промислова технологіяне підходить. Висока ціна обладнання для виробництва вугільних брикетів, великі енерговитрати, необхідність отримання величезної кількостідозволів від держорганів у рази збільшує собівартість готової продукції. Але з метою опалення невеликого приватного будинку необхідності організації масштабного виробництва немає. Для виготовлення 3-4 тонн брикетів (зимовий запас) можна обійтися підручними засобами.
Устаткування для брикетування в домашніх умовах Найпростіший спосіб, який був добре знайомий ще нашим прадідам:
- Вугільний пил змішується з глиною у співвідношенні 10:1 з додаванням невеликої кількості води для утворення густої маси. Глина є безпечним компонентом, що не дасть брикетам розвалитися. Важливо ретельно перемішати усі компоненти суміші. Для цього часто використовують будівельний міксер.
- Далі розчин розливається формами. Це можуть бути як спеціальні ємності, так і вживаний інвентар (старі каструлі, цебра, ящики). Якщо немає ємностей, вугільні коржики можна формувати і вручну, як робили наші предки.
- Після повного висихання брикетоване вугілля можна відправляти на зберігання.
Незважаючи на те, що згідно виробничої технології суміш сушиться, під час домашньої заготівлі брикетів суміш зволожується. В даному випадку вугільні брикети, зроблені власноруч, мають такі відмінні риси:
- Неідеальна форма.
- Різний рівень вологості та, отже, тепловіддачі.
- Невисока міцність, яка дозволяє транспортувати брикети.
Саморобний вугільний брикет Але дані властивості не заважають виробам з низькою собівартістю добре горіти, особливо в порівнянні з пилом, що спекся. Такий варіант набагато зручніший і практичніший.
А якщо процес таки хочеться якось автоматизувати, то можна наслідувати приклад домашніх умільців і самостійно виготовити обладнання, схоже на виробниче:
- Верстат, що дозволяє зробити брикети вручну. Інструкцію того, як зробити верстат легко знайти в мережі Інтернет. Для ручного пресування добре підходить агрегат, призначений для домашнього виробництвацегли. Матеріалами, що дозволяють зварити раму, є профільна труба та куточок 40*40 мм. Зверху вмонтовується приймальний бункер. Збоку кріпиться ручний механізм для брикетування суміші вироби прямокутної або циліндричної форми. Технологія:
- Сировина максимально подрібнюється. Дрібна фракція забезпечує міцність та якість брикету.
- Додавання води дозволить приготувати липку до рук суміш. Допустимо додавання глини в невеликій кількості, щоб несильно підвищити зольність пального.
- Далі суміш засипається у бункер, звідки відбувається наповнення форми. Брикет видавлюється натисканням важеля.
- Зворотний рух важеля призводить до виштовхування брикету із форми. Він знімається та розташовується на сонці для висихання.
- Шнековий прес, де вироби брикетуються методом екструзії. В даному випадку фінансові витрати на складання машини, як і її продуктивність будуть більшими. Вам знадобиться:
- Товстостінна труба із сталі для виготовлення корпусу. Усередині вона проточується згідно з бажаним розміром шнека.
- Шнек, виготовлений з вуглецевої сталі підвищеної міцності.
- Матриця з одним або декількома отворами з того самого матеріалу.
- Електродвигун потужністю від 4 квт.
- Ремінна передача (мінімум 3 ремені).
- Приймальний бункер.
Технологія виготовлення брикетів вугілля без сполучного Виготовлення корпусу, матриці, шнека краще довірити гарному токарю. Важливо, щоб діаметри шківів забезпечували швидкість обертання шнека трохи більше 200 оборотів/хв. Двигун необхідно заземлити перед підключенням до будинкової електромережі.
Технологія виробництва:
- Сировина подрібнюється і поєднується з водою.
- При увімкненому двигуні суміш завантажується в бункер.
- «Ковбаски», що з'являються, ріжуться на шматочки бажаної довжини і викладаються на стелаж для просихання.
Важливо знати, що наявність наскрізних отворів у готових брикетах сприяє кращому горінню та більшій тепловіддачі.
Висновки
Якщо вірити виробникам вугільних брикетів, то теплотворність цього виду твердого паливанавіть більше, ніж в інших різновидів. Теоретично ця заяваможе бути цілком реальним з огляду на те, що тільки при спалюванні 1 кг антрациту можна отримати 7,7-8 кВт. За питомою теплотою дрова та деревні брикети значно відстають, виділяючи лише 5 кВт/кг.
Проте аналіз відгуків власників твердопаливних котлів на тематичні форумипоказує, що попит на брикети з вугільного пилу нижчий, ніж на деревину, з кількох причин:
- З їхньою допомогою важко розтопити котел і при згорянні вугілля віддає мало тепла.
- До та під час згоряння у приміщенні зберігається малоприємний запах.
- Брикети втрачають форму, сильно кришаться під час транспортування.
- Багато золи.
Згоряння вугільного палива в брикетах Велика кількість негативних відгуків(близько 70% від загального числа) можна пояснити тим, що виробники з метою отримання більшого прибутку використовують сировину низької якості. Вони брикетують шихту, шлам та інші різновиди вугілля, непридатного для опалення приміщень, а маси додають зайві речовини. Брикети, виготовлені справді з антрациту, знайти важко. Основна ознака – насичено чорний колір виробів.
Висновки очевидні:
- Виготовляти вугільні брикети краще самостійно.
- Для виробництва потрібно купувати високоякісну сировину.
- При можливості придбати лише низькокалорійні сорти вугілля, пресування є економічно недоцільним. Хоча спалювання неякісних брикетів разом із дровами дозволить зменшити витрати на опалення.
Так, виготовлені в домашніх умовах вугільні брикети дуже відрізняються від заводських аналогів: розсипаються при транспортуванні, вологі, дають менше тепла. Але так ви можете контролювати якість використовуваної сировини, наявність та кількість добавок. Як у котлі, так і в печі «домашні» брикети горять добре, набагато краще пилу, який просто спікається коржем. До того ж, за ціною саморобні циліндри, цеглинки чи «ковбаски» виходять набагато вигіднішими.
