Брикетирование угля в домашних условиях

Не зря владельцы твердотопливных котлов предпочитают пользоваться углем в брикетах. По сравнению с рассыпным материалом спрессованный лучше горит и выделяет больше тепла для обогрева. Брикетирование угля позволяет превратить дешевую угольную пыль в качественное топливо для частного и промышленного использования.

Что собой представляют угольные брикеты?

Раньше для отопления зданий самым популярным материалом считались дрова. Сейчас промышленность шагнула вперед, и обычные поленья вытеснили топливные брикеты из древесного угля. Примерно 25% добываемого угля — это мелкая фракция и угольная пыль, попросту говоря отходы. Для полноценного отопления они не пригодны, т.к. имеют низкую теплоотдачу, просыпаются через колосниковую решетку в печи и потому имеет низкую эффективность. Проблемой использования некондиции становится то, что мелкий уголь перекрывает доступ кислорода, из-за чего печь затухает.

Угольные брикеты

Брикеты из угля представляют собой твердотопливный продукт, изготовленный в виде брусков различных форм и размеров, которые спрессовываются под высоким давлением и температурой. Для скрепления применяют различное сырье органического и неорганического происхождения.

В основном брикетированный древесный уголь используется для отопления частных домов, но некоторые металлургические и химические предприятия также предпочитают применять именно этот вид топлива. Единственное условие для использования брикетов — наличие специального твердотопливного оборудования.

Какие преимущества и недостатки имеют угольные брикеты

Нельзя с точностью утверждать, что брикетированный угол является единственным правильным решением для отопления жилища. Но, если сравнивать брикетированный уголь с другими видами топлива, то можно выделить ряд преимуществ, которые выдвигают данное топливо в ряды лидеров. К ним относится:

• долго горят и выделяют много тепла;
• одинаковые размеры брикетов выделяют тепло равномерно;
• брикеты легкие компактные, что упрощает их транспортировку и хранение;
• качественный продукт не выделяет угарный газ, поэтому его можно использовать в жилых помещениях с хорошей вентиляцией;
• при правильном производстве угольные брикеты не крошатся и не загрязняют помещение;
• разжигаются всего за 10-15 минут.

Угольные брикеты долго горят и выделяют много тепла

Кроме достоинств спрессованного угольного топлива, нужно упомянуть и про его недостатки. Брикеты, склеенные связующими веществами нельзя использовать в мангалах, барбекю и грилях. Температура тепла, выделяемая углем может превышать требуемую и оборудование выйдет из строя. Также некоторые брикеты выделяют вредные для организма канцерогены, которыми пропитаются приготовленные продукты, становясь непригодными для дальнейшего употребления. Для применения угля в качестве растопки домашних печей нужно соблюдать правила безопасности при обогащении и брикетировании углей. В продаже есть специальный экологичный брикетированный уголь для мангалов.

Уголь для мангала

Виды угольных брикетов

Для качественного обогрева помещения большое значение имеет вид угольных брикетов. Все изделия делятся на подвиды в зависимости от материала изготовления, формы, типа скрепляющего материала и упаковочной тары.

Тип сырья, используемый для изготовления брикетов:

• антрацит — самый качественный и дорогой уголь, отвечающий высоким требованиям в плане отопления;
• древесный уголь — делается из переработанной древесины. В качестве немного уступает антрациту;
• бурый уголь — самый дешевый из всех предложенных. В его изготовлении участвуют мелкие фрагменты и пыль угля. Отдача тепла ниже, чем у первых двух видов.

Безопасность и качество использования определяет связующее вещество:

• каменноугольная смола;
• глина;
• сода;
• патока;
• белок;
• известь;
• декстрин;
• жидкое стекло;
• цемент и др.

Для изготовления угольных брикетов используют антрацит

Для бытового применения нужно выбирать брикеты на основе натуральных связующих веществ, например, белка или патоки. Для промышленности подойдет топливо на цементе или смоле, т.к. зачастую на производствах есть специальные уловительные системы для вредных испарений.

Форма изделий зависит от способа прессования угля. На штемпельном прессе получаются цилиндры с отверстиями, кирпичики, «подушечки» или «таблетки». На экструзионной машине изготавливаются «колбаски» с калиброванными отверстиями.

Особенности технологии брикетирования угля

Производство брикетов из угольных отходов началось еще в 19 веке. Изготовление включало в себя скрепление между собой угольных частиц и пыли с помощью смолы и трамбования механическим прессом. Недостатком таких брикетов считалось выделение вредных смолянистых продуктов во время горения, т.к. в процессе изготовления не сильно озадачивались правилами безопасности при обогащении и брикетировании углей.

В настоящее время используются усовершенствованные технологии и, хотя производство брикетов не вышло на масштабный уровень, они весьма востребованы среди потребителей. Для бытового использования предлагаются брикеты без связующих веществ или с веществами, безопасными для здоровья человека. Поэтому перед покупкой обязательно нужно изучить информацию от производителя, особенно тот пункт, который говорит о его составе.

Брикетирование угля состоит из нескольких этапов производства:

• сушка для удаления влаги из сырья;
• переработка сырья, его измельчение на одинаковые частицы;
• добавление связующих компонентов;
• нагрев угля до определенной температуры;
• прессование;
• сушка с доведением до влажности в пределах 18-20 %;
• охлаждение.

В современном производстве можно сформировать брикеты из каменноугольных отходов без добавления связующих. Для этого необходимо специальное оборудование для брикетирования угля. В нем сырье проходит только два этапа:

• уплотнение сырья для удаления между частицами пустот;
• сжимание и уплотнение самих частиц под повышенным давлением до100—200Мн/м 2 .

Промышленные способы брикетирования угля

Рассмотрим технологию производства брикетов из угля в заводских условиях с применением каменноугольной смолы и угольной пыли. Это самое дешевое сырье, которое позволяет организовать производство качественных брикетов с хорошей теплоотдачей, не вкладывая больших средств. Для организации процесса применяют ряд установок: дробилку, пресс и сушилку. Материал перемещается от одного этапа к другому с помощью ленточного конвейера.

1. Вначале уголь промывают от мусора, чтобы получить чистый продукт без лишних примесей.
2. Далее очищенное сырье дробят до частиц с размером 6 мм и меньше.
3. В паровой или газовой сушилке уголь высушивают до показателя влажности 15 %.
4. Состав охлаждается и переходит на этап прессования под давлением 20-150 МПа.
5. Готовую продукцию переправляют на склад для хранения.

Технология производства брикетов для использования на промышленных предприятиях разрешает добавление таких связующих, как цемент, нефтебитумная смесь, жидкого стекло и др. Но приобретать каменноугольные брикеты с таким составом для отопления жилого помещения запрещено требованиями СЭС.

Брикетирование угля в домашних условиях

Раньше для получения брикетов из угля необходимо было только время и собственные руки. Для этого угольные отходы смачивались водой до получения густой массы. Из нее потом вручную лепили лепешки и просушивали их на воздухе. Такое самодельное топливо успешно применялось для растопки печей и каминов.

Открывать домашнее производство по обогащение и брикетирование углей на оборудовании не каждому по карману, поэтому народные умельцы изобрели свой современный способ получения твердого топлива из угольных отходов. Для этого используют один из двух видов установок: ручной пресс или самодельный шнековый экструдер. Плюс ручного пресса в том, что его можно изготовить самому или недорого купить у мастера. Минус — низкая производительность. Чтобы брикетов хватило на всю зиму нужно летом хорошо потрудиться.

Для брикетирования угля понадобится ручной пресс

С помощью экструдера можно быстро запастись топливом, т.к. весь процесс производства механизирован. Но для изготовления или покупки уже готового оборудования для брикетирования угля понадобятся денежные вложения, поэтому нужно провести подсчеты, рационально такое приобретение или нет. Процесс брикетирования угля в домашних условиях выглядит следующим образом:

• измельчение угля любым доступным способом. Чем мельче будет его фракция, тем лучше;
• полученное сырье смешивают с водой до такой консистенции, чтобы масса хорошо лепилась;
• подготовленные формы заполняют угольной смесью и прижимают ручным прессом;
• готовые брикеты извлекаются и просушиваются естественным способом.

В итоге получается брикетированный уголь для растопки домашнего котла или печи. Транспортировать его нельзя, т.к. отсутствие скрепляющего вещества превратит брикет обратно в пыль.

С наличием экструдера производство брикетирования древесного угля значительно упрощается и ускоряется. Процесс похож на принцип мясорубки. В специальный приемный отсек засыпается подготовленная угольная масса, а на выходе выходят колбаски хорошего качества. Пока они не застыли из них можно нарезать брикеты какого угодно размера. Прочность изделий позволяет их транспортировать, не боясь повредить.

Если сравнивать домашние брикеты с производственными, они, конечно, уступают в качестве. Но изготовление такого топлива гораздо дешевле, чем покупка готовой продукции и горит оно достаточно хорошо.

Правила безопасности при обогащении и брикетировании углей

Если вы решили использовать в качестве топлива брикетированный уголь, следует подойти к его изготовлению со всей ответственностью. Подбираются составляющие для изготовления твердого топлива в зависимости от места его использования. В состав брикетов не должны входить вредные компоненты, чтобы не отравиться продуктами их сгорания.

Некачественный продукт может обладать плохой теплоотдачей и не справляться со своими прямыми обязанностями обогрева помещения. Плохо спрессованные брикеты быстро превратятся в труху и «уйдут» в отходы.

Примерно 25% добываемого угля имеют мелкую и пылевидную фракцию. Этот тип топлива не пользуется спросом у потребителей из-за низкой тепловой отдачи. Неудобен он и для отопления частных домов: просыпается через колосниковую решетку и потому имеет низкую эффективность, часто большое количество мелкого или пылевидного топлива перекрывает доступ кислорода, из-за чего печь затухает. По этим причинам множество пыли и угля мелких фракций (размером до 6 мм) скапливается на складах, в топливных сараях на частных подворьях. Проблема решается при производстве брикетированного угля. Эта технология позволяет из угольной пыли при высоком давлении изготовить топливные брикеты. Чем же хороши брикеты из угля? Они хорошо переносят транспортировку и хранение, имеют большую теплотворную способность по сравнению с исходными материалами (не менее 6000 ккал/кг), не выделяют дыма и газов, прогорают полностью, не спекаясь, а распадаясь в золу (зольность качественного каменноугольного брикета не более 10% от объема, но обычно намного меньше).

Брикетирование угля позволяет из отходов получать топливо с хорошими характеристиками

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.

Брикетирование угля в домашних условиях

Так как оборудование для производства каменноугольных брикетов дешевым не назовешь, покупать его для домашнего использования нерентабельно. Но народные умельцы и тут нашли выход из положения. Есть такой способ из угольной пыли сделать приемлемое топливо:

• Взять глины 5-10% от массы имеющегося угольного сырья, развести ее до кашеобразного состояния и перемешать с угольной крошкой.
• В заготовленные формы плотно уложить состав.
• Сформованный брикет вывернуть на полиэтиленовую пленку, где оставить сохнуть. Через несколько дней они становятся достаточно прочными, чтобы складировать в невысокие штабеля.

Для отопления частного дома такой вид топлива подойдет. Но перевозить такие брикеты невозможно – они рассыпаются. Горят лучше, чем пыль, и выдают больше тепла, но имеют довольно большую зольность – к «собственной» золе добавляется глина.

Есть еще механический способ брикетирования мелкого угля и его пыли. С использованием такого пресса промышленных объемов не достигнешь и транспортирования получаемая продукция не перенесет, но из пыли сформовать вполне пригодное для своей печи топливо можно.

Вот как эти брикеты горят.

Согласитесь, установка выглядит вполне работоспособной, а имея руки сделать ее не так и сложно.

Брикетирование древесного угля

При производстве древесного угля примерно четверть его получается некондиционной – мелкие куски и пыль. Чтобы эти отходы превратить в доходы можно сделать из них брикеты. Брикеты из древесного угля можно делать и в домашних условиях, если нужно, можно для этого изготовить сырье (древесный уголь самостоятельно). Принцип брикетирования древесного угля ничем не отличается от формирования такого же топлива из каменного угля:

• Некондиционный уголь измельчают.
• Смешивают со связующим. В данном случае неплохо с задачей справится обычный клейстер из крахмала. На выходе должна получиться чуть влажная масса. Часть пыли при этом скатывается в небольшие комки.
• Полученная смесь подается в пресс, где происходит формование брикетов.

На этом видео наглядно видна вся технология брикетирования древесного угля, но ребята создали форму специально для заказчика (были заказаны церковные таблетки из древесного угля для ладана). Аналогично можно изготовить форму любой конфигурации.

Выводы. Брикеты из крошки угля и пыли (каменного и древесного) можно сделать в домашних условиях. Добиться при этом коммерческих результатов сложно (только за счет автоматизации, а значит, дорогого оборудования), но для домашнего использования изготовить простую установку реально.

Обычные опилки и древесные щепки можно жечь в изготовленных для этого котлах, а вот с угольной пылью не все так просто.

Те, кто уже пробовал топить свой котел таким топливом, понял – половина его просто пропадает, проваливаясь между прутами колосников в золу, вторая же половина спекается в камень и не дает прогоревшему топливу попасть в золу. Все эти причины приводят к снижению качества горения, а значит и теплоотдачи.

Но с другой стороны выкидывать угольную пыль, по меньшей мере, глупо, в ней содержится большое количество энергии. И тут проблему способно решить превращение угля в брикеты, о чем мы и поговорим ниже.

Подробнее о технологии брикетирования

Для классификации топливных брикетов применяется ряд параметров:

• материал, из которого делают брикет;
• форма;
• защищенность;
• экологичность;
• тип упаковки.

Можно, конечно же, сжечь такую пыль, предварительно растопив котел дровами, и уже на них насыпать мелкую фракцию. Но такой подход не является выходом, это очень хлопотно, ведь насыпать пыль из угля нужно понемногу, а значит часто.

Если же вы положите на дрова сразу большое количество угольной пыли, она все-таки просыплется в колосники и таким образом, проблема частичного сгорания топлива никуда не денется, к тому же остальная пыль провалится между дровами, перекроет приток воздуху и горение значительно ослабнет.

О комбинированных котлах на дровах и электричестве Вы можете прочитать в этой статье.

Чтобы обойти все вышеперечисленные неудобства, нужно прессовать угольную пыль в брикеты, которые в таком виде будут превосходно гореть, отдавая всю свою энергию.

Узнать о том, что предпочтительней использовать для отопления опилки или дрова, можно здесь: https://teplo.guru/kotly/toplivnyie-briketyi-ili-drova.html

Российские разработки

Решение по прессованию мелкой фракции топлива было изобретено еще в начале прошлого столетия, Российским исследователем А.П. Вешняковым.

Его идея и до сих пор используется в промышленности и быту. Суть идеи заключается в прессовании древесного порошка в твердые элементы, способные гореть и отдавать тепло ни чем не хуже самого угля.

Не говоря о подробной технологии изготовления топливных брикетов и не перечисляя их типы, можно отметить, что они бывают двух основных типов:

• с применением связующих компонентов, производственное сжигание;
• без них, для домашнего использования.

Мы говорим о технологии изготовления брикетов без применения связующих компонентов. Производство проходит следующим образом:

• изначально угольная пыль и мелкие камешки измельчаются, самая большая частичка на выходе не должна быть больше 6 мм;
• далее смесь сушат до влажности в 15%. Для этого используют сушилки парового и газового типа;
• далее пыль охлаждается и передается к прессу. Его воздействие на мелкую фракцию происходит с давлением от 100 до 150 Мпа, в специальном прессе штемпельного типа;
• после чего готовая продукция подается на хранение.

Как промыть отопительный котел от накипи, Вы можете прочитать в этой статье.

Также Вам может пригодиться статья о пиролизных котлах отопления.

Требования к размеру частичек и давлению прессовки может меняться в зависимости от применяемого оборудования и назначения топлива. К примеру, производственная линия компании ЮНИТЕК работает с частичками до 0.25 мм и их влажностью от 6 до 16%.

В результате мы получаем продукт с зольностью 15—20%, способный выдерживать давление в – 3 кг/см, а при падении с двухметровой высоты, потеря массы от удара будет незначительной. Энергоемкость брикетов будет зависеть, непосредственно, от угольной пыли, из которой их делают.

Промышленное производство

Для производства брикетов промышленного типа применяют такие связующие вещества:

• нефтебитумная смесь;
• цемент;
• лигносульфонатные добавки;
• жидкое стекло;
• меласса.

Для переработки мелких частиц кокса и некоторых других сортов угля, часто используют цемент, а так же жидкое стекло. Такие материалы используют в основном в металлургии, там, где применение этих веществ допускается.

Каменноугольная смола с нефтебитумом так же применяют для изготовления промышленных угольных брикетов. Топить жилые дома ими нельзя, так как происходит выделение большого количества бензопирена и прочих токсичных элементов, запрещенных СЭС.

Производство дома

Для того чтобы сделать угольные брикеты своими руками, нужно иметь саму пыль угля и глину, безопасный связующий элемент. Добавляя немного воды, пыль и глину смешивают 10:1, таким образом, раствор приобретает нужную консистенцию. Очень важно тщательно смешать вещества.

Для создания брикетов можно использовать как обычный строительный миксер, так и специальное оборудование, например торговой марки Weber. Если вы решили изготовить брикеты вручную, можно использовать в роли формы любые емкости, ящики, кастрюли и т.д. В конце изготовления топливные брикеты нужно высушить.

Естественно, что брикет, изготовленные дома не идеальны. Их прочность не так велика, как у промышленных аналогов, имеют разную влажность, и теплоотдачу.

Но как бы там ни было, в котле они горят отлично, гораздо лучше спекающейся и проваливающейся угольной пыли. Да и себестоимость их непременно порадует. Оставленные положительные отзывы, о данной технологии, говорят сами за себя.

Большую популярность в последнее время приобретают котлы, способные работать на двух видах топлива. Подробнее о комбинированном оборудовании здесь: https://teplo.guru/kotly/combi/kombinirovannye-kotly-gaz-drova.html

Как производят угольные брикеты, смотрите в следующем видео: