Древесный уголь – это один из самых древних и важных видов топлива для человека. Стремительное развитие промышленности и повышение численности населения приводит к все большему спросу на этот природный ресурс.
Производство древесного угля происходит в специальных установках – каменноугольных — с помощью высокоэффективных технологий. Различают несколько методов производства древесного угля, включая сухое и влажное дистилляцию древесины. Основным этапом процесса является нагревание древесины до высоких температур без доступа кислорода, благодаря чему происходит разложение углеродных соединений и образование древесного угля.
Полученный древесный уголь имеет множество применений в различных отраслях. Он является основным топливом для домашних печей, используется в промышленности для обогрева печей, а также в процессе производства стали и чугуна. Кроме того, древесный уголь применяется в медицине и косметологии, а также в процессе очистки воды и воздуха.
Производство древесного угля
Древесный уголь получают в результате термической обработки древесины. Процесс производства древесного угля может быть разделен на несколько основных этапов.
Приготовление сырья.
Для производства древесного угля используются различные виды древесины, как хвойные, так и лиственные породы. Древесина подвергается предварительной обработке, включающей очистку от коры и веток, измельчение и сушку.
Загрузка и нагрев древесины.
Обработку древесины проводят в специальных установках – очагах-угольниках. Древесина загружается в очаг и подвергается нагреву, который происходит в условиях недостатка кислорода. Процесс нагрева осуществляется путем горения прогарных газов, выделяющихся в результате нагрева. Важно контролировать температуру и время нагрева, чтобы получить высококачественный уголь.
Выгорание и охлаждение угольника.
После нагрева древесина начинает выгорать, т.е. превращаться в древесный уголь. Во время выгорания угольник нужно закрыть, чтобы предотвратить доступ кислорода. Это позволяет сформировать высокую плотность угля и максимально сохранить его теплотворные свойства. После окончания процесса выгорания угольник остывает в течение нескольких дней.
Разгрузка угольника и обработка готового угля.
После охлаждения угольника производится его разгрузка. Готовый уголь содержит поры, которые необходимо удалить. Для этого применяются механические способы обработки – дробление, сортировка, просеивание. Результатом обработки является уголь нужной фракции и очищенный от нежелательных примесей.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Содержание золы | не более 5% |
| Влажность | не более 20% |
| Содержание смолы | не более 2% |
| Массовая доля углерода | не менее 75% |
Принципы производства
Производство древесного угля основано на двух основных принципах: пиролизе древесины и процессе кипящего слоя.
При пиролизе древесины происходит разложение органических веществ под воздействием высокой температуры. В течение этого процесса, древесина превращается в уголь, а выделяющиеся газы и твердые остатки отделяются. При этом основные компоненты древесного угля — углерод и другие химически стабильные элементы — остаются в конечном продукте.
Процесс кипящего слоя основывается на принципе термической деструкции древесины внутри контактного слоя материала. При этом за счет непрерывного внедрения древесины в контактный слой и удаления конечного продукта, можно достичь высокой эффективности процесса. Данный принцип позволяет получать уголь с высоким содержанием углерода и низким содержанием влаги и пепла.
Для обеспечения качества производимого угля, важно соблюдать условия пиролиза и процесса кипящего слоя. Это включает контроль температуры, скорости разложения, размера частиц и состава древесины. Для повышения эффективности процесса также может использоваться вакуумная или инертная атмосфера.
Таким образом, принципы производства древесного угля позволяют получать высококачественный продукт, который имеет широкий спектр применения в различных отраслях промышленности.
Области применения
Древесный уголь находит широкое применение в различных отраслях деятельности.
- 1. Производство железа и стали — древесный уголь используется в процессе коксования как топливо, которое обеспечивает высокую температуру и способствует получению высококачественного продукта.
- 2. Производство электроэнергии — древесный уголь может быть использован в тепловых электростанциях в качестве альтернативного топлива, что способствует снижению выбросов углекислого газа в атмосферу.
- 3. Производство пищевых продуктов — древесный уголь применяется как сырье в пищевой промышленности для получения активированного угля, который используется в пищевых добавках и фильтрации воды.
- 4. Медицина — активированный уголь применяется в медицине для лечения отравлений и снятия симптомов пищевого отравления.
- 5. Фильтрация и очистка воды — древесный уголь используется в производстве фильтров для очистки воды от загрязнений и удаления неприятных запахов и вкусов.
- 6. Садоводство и сельское хозяйство — древесный уголь применяется в садоводстве и сельском хозяйстве для улучшения почвы, удержания влаги и предотвращения развития сорняков.
- 7. Косметическая промышленность — древесный уголь применяется в косметических средствах и масках для лица для очищения кожи, удаления излишков жира и токсинов.
- 8. Прочие отрасли — древесный уголь находит применение в производстве фильтров для вытяжки воздуха, производстве твердого топлива и др.