Угольные брикеты: технология, особенности, связующие, преимущества и недостатки

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.

https://youtube.com/watch?v=jgT9fpwDmZw

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.

Сравнительные характеристики брикетов

Каждый вид брикетов имеет свои особенности и преимущества. И хотя все они отлично подходят для отопления в бытовых условиях, все же стоит подробнее ознакомиться с их характеристиками, чтобы выбрать оптимальный вариант.

Формы топливных брикетов

Древесные брикеты

Этот вид брикетов получают в результате прессования различных древесных отходов – сухостоя, опилок, стружки, некондиционной древесины. Перед прессованием отходы нагревают до определенной температуры, вследствие чего из клеток выделяется клеящее вещество – лигнин. Благодаря лигнину брикеты приобретают высокую прочность и сохраняют свою форму при транспортировке и хранении.

Древесные брикеты

Преимущества брикетов перед цельной древесиной очевидны:

• плотность брикетов постоянна и составляет 1240 кг/м³, плотность дерева зависит от породы и колеблется в пределах 150- 1280 кг/м³;
• максимальная влажность брикетов 10%, дерева – от 20 до 60%;
• при сгорании брикета объем пепла равняется 1% от общей массы, дерева – 5%;
• при горении брикет выделяет 4400 ккал/кг, дерево — 2930 ккал/кг.

Кроме того, есть у древесных брикетов и другие достоинства:

• прессованная древесина при горении не искрит и выделяет очень мало дыма;
• в котле поддерживается постоянная температура;
• время горения брикета 4 часа;
• оставшиеся после сгорания угли отлично подходят для приготовления пищи на открытом огне;
• правильная форма брикетов упрощает их транспортировку и хранение.

Продается такое топливо не в кубометрах, как дерево, а в килограммах, что гораздо выгоднее.

Цены на Евродрова-Брикеты

Евродрова Pini-kay

Каменноугольные брикеты

Каменноугольные брикеты

Этот вид брикетов получают из отсева каменного угля. Сначала отсев измельчается, смешивается со связующим веществом, а затем спрессовывается под высоким давлением.

Основные свойства такого топлива:

• угольные брикеты не дымят;
• не выделяют угарный газ;
• время горения в обычных котлах от 5 до 7 часов, с регулируемой подачей воздуха – 10 часов;
• пригодны для использования в бытовых условиях;
• имеют компактную форму;
• при горении выделяют 5200к/кал и поддерживают постоянную температуру;
• максимальный объем золы – 28%;
• имеют длительный срок хранения.

Каменноугольные брикеты являются наиболее оптимальным топливом в суровые зимы, когда из-за низких температур в бытовых газовых системах падает давление. Брикеты горят при любой температуре, главное, чтобы был постоянный приток воздуха.

Цены на угольные брикеты WEBER

Угольные брикеты WEBER

Торфяные брикеты

Торфяные брикеты

Для изготовления брикетов торф высушивают, нагревают и под высоким давлением прессуют. В результате получаются аккуратные легкие кирпичики темного цвета. При регулируемой подаче воздуха брикеты из торфа поддерживают температуру в течение 10 часов, что очень удобно для отопления дома в ночное время.

Основные свойства:

• подходит для всех видов печей;
• теплоотдача равна 5500-5700 кКал/кг;
• объем золы 1% от общего объема брикета;
• доступная цена;
• минимальное количество примесей в составе.

Зола, которая остается после сгорания топлива, может использоваться как эффективное известковое и фосфорное удобрение. Для многих владельцев частных хозяйств этот фактор является решающим при выборе отопительных брикетов. Поскольку торф относится к легковоспламеняющимся веществам, хранить его следует на безопасном расстоянии от открытого огня и отопительных приборов. Даже просыпавшаяся из упаковки пыль может загореться и спровоцировать пожар, поэтому обращаться с брикетами нужно правильно.

Брикеты из лузги

Брикеты из лузги

Лузга подсолнечника, шелуха гречихи и риса, отходы ржи, овса и даже солома, широко используются для изготовления топливных брикетов. Самыми распространенными являются брикеты из лузги подсолнечника, поскольку при производстве масла остается большой процент отходов. Максимальная влажность лузги для прессования составляет 8%, что повышает отдачу тепла и сокращает время возгорания.

Брикеты из подсолнечника

Технические характеристики:

• плотность брикетов равна 1,2 т/м³;
• теплоотдача – 5200 ккал/кг;
• объем золы от 2,7 до 4,5%.

Дополнительные преимущества:

• отсутствие вредных примесей;
• доступная цена;
• продолжительное время горения;
• удобство хранения и транспортировки.

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.

СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ брикетирования угля со связующим и без

Брикетирование угля с использованием связующего:

• + Годится для любого каменного или бурого угля
• + Высокая производительность (до 100 т/ч)
• + Низкое удельное энергопотребление
• + Возможность получать влагозащищенные брикеты
• + Низкая стоимость расходных материалов
• — Дороже и сложнее оборудование, требуется связующее

Брикетирование угля без связующего:

• — Применимо только для определенных углей
• — Обязательна сушка
• — Ограниченная производительность (до 25 т/ч)
• — Высокое удельное энергопотребление
• — Высокая стоимость расходных материалов
• + Нет связующего, проще и дешевле оборудование

Технология брикетирование угля без связующих добавок кажется более привлекательной на первый взгляд, однако при этом в разы повышаются энергозатраты,
снижается производительность и качество брикета.

После тестирования обычно становится очевидно, что брикетирование с применением связующего более оправдано экономически,
даже с учетом затрат на закупку, доставку и хранение этих материалов.

Необходимое оборудование

Как становится понятно из вышеописанной технологии, для изготовления брикетированного топлива потребуется соответствующее оборудование, которое несложно изготовить своими руками. Основным устройством является пресс, который и обеспечивает формирование из рассыпчатой сырьевой массы брикета, отличающегося плотной и однородной внутренней структурой. В качестве силового органа, при помощи которого для изготовления топливных брикетов будет оказывать давление на используемое сырье, может быть использован винтовой, рычажный или гидравлический механизм.

1. приводной механизм, который, как уже говорилось выше, может быть винтовым, рычажным или гидравлическим;
2. несущая рама, на которой фиксируются все элементы конструкции устройства;
3. матрица, во внутренней полости которой из сыпучей сырьевой массы происходит формирование топливного брикета;
4. пуансон, посредством которого оказывается давление на сырьевую массу;
5. смесительный барабан (в нем происходит смешивание всех компонентов, входящих в состав сырьевой массы);
6. лотки, предназначенные для загрузки в матрицу сырьевой массы и выгрузки из ее рабочей камеры готовой продукции.

Схема самодельного ударного станка с электроприводом

3D модель ударно-механической части пресса для производства брикетов

Чтобы сделать брикеты из опилок или любого другого подходящего сырья, одного пресса недостаточно: для этого потребуется еще и вспомогательное оборудование:

• дробилка, при помощи которой предварительно очищенное сырье будет измельчаться до фракций требуемого размера;
• сетчатые лотки, на которых будет осуществляться сушка готовых брикетов;
• вентиляционная установка, необходимая для того, чтобы выводить из зоны измельчения сырья образующуюся при этом пыль.

Самодельный измельчитель биомассы на базе электрической дрели с насадкой-миксером

Евродрова своими руками можно производить не только при помощи винтового, рычажного или гидравлического прессового оборудования, но и посредством технических устройств других типов. В частности, можно применять брикетировочное оборудование ударно-механического и экструзионного типа.

Как и устройства винтового и рычажного типа, брикетировочное оборудование, работающее по ударно-механическому принципу, относится к категории наименее затратных в плане самостоятельного изготовления. При использовании такого оборудования, как и при применении устройств винтового и рычажного типа, производимые топливные брикеты не отличаются высокой плотностью, что делает их не слишком устойчивыми к повышенной влажности и значительно снижает уровень их теплоотдачи. Кроме того, такие брикеты для отопления, отличающиеся достаточно рыхлой внутренней структурой, неустойчивы к механическим повреждениям, что исключает возможность их транспортировки на значительные расстояния.

Пресс заводского изготовления ВТ60

Технология, предполагающая применение прессового оборудования экструдерного типа, используется преимущественно для изготовления евродров в производственных условиях. Сделанный с использованием такого оборудования топливный брикет отличается плотной внутренней структурой и, соответственно, высокой устойчивостью к механическим повреждениям. Давление на прессуемое сырье при использовании экструдерного оборудования оказывается шнеком, который, вращаясь, перемещает сыпучую массу к отверстиям матрицы и продавливает ее через них. В результате формируются плотные бруски цилиндрической или шестигранной формы.

Пресс гидравлический Green-440 для производства брикетов RUF

Чтобы изготовить топливные брикеты при помощи экструдерного пресса, в состав сырья можно не добавлять связующих веществ. Такое оборудование за счет особенностей своей конструкции способно обеспечивать огромное давление на прессуемое сырье, в результате чего из последнего выделяется природное вещество лигнин, которое и выступает в функции связующего компонента.

Если вы решили изготовить прессовое оборудование данного типа своими руками, имейте в виду, что это достаточно затратное мероприятие, так как требует использования дорогостоящих материалов и специальных устройств. Именно поэтому вариант самостоятельного изготовления прессового оборудования экструдерного типа рассматривается домашними мастерами нечасто.

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.

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.

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.

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.

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:

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.

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 СО СВЯЗУЮЩИМ

Завод по брикетированию угля со связующим состоит из следующих участков:

• участок сортировки и измельчения угля, если размеры угля слишком велики
• участок сушки, если влажность угля слишком высокая
• участок добавления связующего
• участок брикетирования на двух-роликовом прессе
• (опционально) участок пост-обработки (охлаждение, дозревание и сушка в зависимости от используемого связующего)

Мощность завода по выпуску брикетов из угля со связующим может быть от нескольких тонн в час до 100 т/ч для больших прессов.

Возможные связующие

• угольный пек
• нефтяной битум
• смола
• меласса и известь
• лигносульфонат
• крахмал
• полимеры и др

Конкретное связующее для угольных брикетов определяется доступностью в регионе и требованиями к конечному продукту. Оптимальные пропорции связующего и параметры готового брикета определяются при тестировании угля во Франции на пилотном заводе «Sahut-Conreur».

СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ брикетирования угля со связующим и без

Брикетирование угля с использованием связующего:

• + Годится для любого каменного или бурого угля
• + Высокая производительность (до 100 т/ч)
• + Низкое удельное энергопотребление
• + Возможность получать влагозащищенные брикеты
• + Низкая стоимость расходных материалов
• — Дороже и сложнее оборудование, требуется связующее

Брикетирование угля без связующего:

• — Применимо только для определенных углей
• — Обязательна сушка
• — Ограниченная производительность (до 25 т/ч)
• — Высокое удельное энергопотребление
• — Высокая стоимость расходных материалов
• + Нет связующего, проще и дешевле оборудование

Технология брикетирование угля без связующих добавок кажется более привлекательной на первый взгляд, однако при этом в разы повышаются энергозатраты, снижается производительность и качество брикета.

Условия хранения топливных брикетов

Чёткая форма и высокая плотность топливных блоков позволяет выделять небольшую площадь для хранения. На одном кубическом метре можно аккуратно сложить до двух с половиной тонн брикетов для печки. При этом необходимый уровень влажности окружающей среды не должен превышать более 80%.

Не обязательно сооружать специальное помещение, хранить прессованное топливо можно и под навесом. Главное, чтобы на него не попадала влага, и вокруг циркулировал воздух. Наиболее уязвимыми к влаге считается прессованное топливо из лузги.

Вредных испарений от него не идёт. Самовозгоранию не подвержено. Влагу из воздуха практически не впитывает из-за высокой плотности. Поэтому эксплуатационные качества сохраняет длительный период времени.

Выбор материала

Теплопроводная способность

Определяющим фактором качества евродров является исходное сырье для изготовления. Большинство брикетов для отопления своими руками характеризуются низкой теплоотдачей именно из-за неправильно выбранного и подготовленного материала изготовления.

Наиболее популярными в настоящее время являются отходы лесоперерабатывающей промышленности – опилки, стружка и т.д.

Деревянные брикеты для отопления

Брикеты из опилок

В отзывах о брикетах для отопления именно о древесных моделях высказывают наиболее противоречивые мнения. Это можно объяснить особенностями исходного материала изготовления. В отличие от каменноугольных брикетов для отопления, евродрова из отходов дерева имеют один существенный недостаток – впитывание влаги.

Это может привести к искусственному увеличению массы из-за повышенного содержания воды. Увы, но нормативных документов для изготовления евродров не существует. Поэтому производители чаще всего вводят внутренние стандарты, которые не всегда могут соответствовать ожиданиям покупателя. Если во время производства древесных брикетов для отопления была соблюдена технология, то продукт должен отвечать требованиям из таблицы.

Как отличить качественный продукт от сомнительного? Первый должен обладать рядом качеств:

• Равномерный обжиг поверхности или правильная форма кубов РУФ;
• Отсутствие конденсата на поверхности или разводов от воды;
• Единая форма и размеры у всех брикетов из одной партии.

Но кроме этого нужно обеспечить правильное место хранения. Для этого рекомендуется использовать отдельное помещение с нормальной вентиляцией и комнатной температурой. При организации отопления брикетами из опилок чаще всего топливо хранится в соседнем помещении.

Торфяные и угольные брикеты для отопления

Торфяные брикеты

Использование торфа и бурого угля для изготовления брикетов отопления своими руками обусловлено большими запасами исходного сырья. Это способствует уменьшению себестоимости продукции, и как следствие – снижению затрат на отопление.

Основная проблема у торфяных и угольных отопительных брикетов заключается в изначально высокой влажности. Для ее решения необходимо выполнить процедуру осушки в специальных герметичных термических камерах. Однако высокая стоимость не позволят большинству производственных предприятий включить их в технологический процесс.

В результате торфяные отопительные брикеты характеризуются несколько худшими параметрами, чем аналогичные из древесных опилок.

Также в отличие от евродров из опилок, зола от торфяных или угольных аналогов практически не используется в качестве удобрения для почвы. К тому же чаще всего их изготавливают методом прессования без дополнительного поверхностного обжига. Это приводит к снижению прочности и срока хранения каменноугольных отопительных брикетов.