Если различные древесные отходы в виде опилок и щепы достаточно легко сжигать в специально приспособленных для этого котлах длительного горения, то с угольной мелочью и пылью дело обстоит иначе. Тот, кто хоть раз пытался топить печь или котел мелкими фракциями угля, знает, что половина топлива пропадает впустую, просыпаясь сквозь колосники в зольник, а другая половина спекается и перекрывает доступ воздуха в топку. Из-за этого интенсивность горения резко снижается. В то же время выбрасывать такое горючее глупо, ведь оно содержит массу тепловой энергии. В подобной ситуации может помочь брикетирование угля, о чем и будет рассказано в данной статье.
Технология брикетирования каменного / бурого угля, кокса
Технологии брикетирования угля предназначены для получения товарной продукции из угольной пыли, отсева, некондиционного и некачественного угля. В качестве сырья могут использоваться черные или бурые угли, а также кокс.
Брикетирование угля является очень старой технологией, которая получила развитие с использованием двух-роликовых валковых прессов, что позволило повысить производительность и качественно улучшить экономическую привлекательность этого бизнеса.
SAHUT-CONREUR была одной из компаний, начавших производство двух-роликовых прессов в начале XX столетия. Мы находимся в северной Франции и, с начала XX века, установили более 1000 заводов по брикетированию в разных частях света, из них более 350 для брикетирования угольного отсева.
Технология брикетирования угля на роликовых прессах была разработана для выпуска брикетов из угольной мелочи, поступающей после угольных сит и мойки. Брикеты предназначены для использования в качестве топлива для частных или промышленных котельных тем же способом, что и кондиционный уголь, а также упаковываются для розничной продажи и в этом виде могут поставляються на экспорт.
В большинстве случаев процесс брикетирования угля происходит с добавлением связующего (угольный пек, нефтяной битум, смола, меласса и известь, лигносульфонат, крахмал, полимеры …). В отдельных случаях брикетирование возможно также и без связующего.
Производство угольных брикет в домашних условиях
Понятно, что промышленное оборудование для брикетирования угля недоступно обычному домовладельцу в силу своей высокой стоимости. Однако, еще наши деды знали, каким образом можно делать брикеты без всякого оборудования. Для этого угольную пыль и крошку смешивали с водой в таком соотношении, чтобы получалась густая масса, а потом из нее вручную формовали лепешки. После просушивания такие изделия успешно сжигались в домашней печке. То есть, вопреки производственной технологии, смесь для производства брикетов из угля не просушивается, а наоборот, увлажняется.
В домашних условиях брикеты изготавливают 2 способами:
- с помощью ручного пресса;
- на самодельном шнековом экструдере.
Первый способ хорош тем, что прессовый станок можно недорого приобрести либо изготовить самостоятельно. Его недостаток – низкая производительность, чтобы наделать себе топливных брикет на весь сезон, придется очень хорошо потрудиться. Во втором случае брикетирование угольной пыли происходит достаточно быстро, поскольку весь процесс механизирован. Но здесь на первый план выходит стоимость агрегата, даже самодельная установка потребует ощутимых затрат. Нужно будет приобрести мощный электродвигатель, редуктор и прочие детали.
Алгоритм, согласно которому выполняется изготовление угольных брикетов своими руками, следующий:
- надо постараться любым доступным способом измельчить угольную крошку. Чем меньше будет фракция, тем качественнее получится изделие;
- смешать получившийся состав с водой. Точные пропорции указать нет возможности, так как они зависят от содержания пыли. Главное, чтобы смесь была очень густой и лепилась вручную. Добавлять глину не нужно, это только повысит зольность;
- составом наполнить форму и привести в действие ручной механизм;
- извлечь брикетированный уголь из формы и оставить сушиться на воздухе.
В результате получаем хрупкие изделия, непригодные к перевозке, зато неплохо сгорающие в печке. Один из способов брикетирования угля в домашних условиях можно узнать, просмотрев видео:
Когда в наличии имеется шнековый пресс, то производство значительно упрощается и ускоряется. Включив электродвигатель, вышеуказанную смесь загружают лопатой в приемный бункер экструдера. На выходе получаются «колбаски» цилиндрической формы отличного качества. Стоит отметить, что подобные брикеты из угольной пыли обладают хорошей прочностью, их даже можно транспортировать.
Подробнее о работе экструдера смотрите на видео:
ПРЕИМУЩЕСТВА БРИКЕТИРОВАННОГО УГЛЯ
Техническое решение:
- Получение продукта одинакового размера, объема, формы и веса.
- Устранение проблемы образования пыли и брака при транспортировке.
- Заданная твердость и прочность брикета.
- Утилизация отходов в товарную продукцию
Потребительские и маркетинговые преимущества:
- Более высокая энергетическая ценность
- Более длительное горение
- Зола в виде порошка
- Меньше эмиссия CO2 и серы
- Легче упаковка, транспортировка, складирование
- Готово для автоматической подачи в топку
- Возможность упаковки для потребительского рынка
- Поставки на экспорт
Брикетирование угольной пыли
Угольная пыль, штыб образуется при добыче, складировании и транспортировке угля. Эффективным способом утилизации угольной пыли является ее переработка в угольные топливные брикеты.
Каменноугольные брикеты представляют собой высококачественное топливо влажностью на уровне 10% и обладающее высокой прочностью. Энергетическая ценность угольных брикетов за счет низкой влажности превосходит исходный уголь, стандартный размер и форма брикетированного угля повышает его потребительские качества. Таким образом брикетирование угольной пыли
является одним из путей привлечения инвестиций в угледобывающую отрасль.
БРИКЕТИРОВАНИЕ УГЛЯ БЕЗ СВЯЗУЮЩЕГО
Завод брикетирования угля без связующего состоит из следующих компонентов:
- участок сортировки и измельчения угля, если размеры угля слишком велики
- участок сушки, если влажность угля слишком высокая
- участок брикетирования на двух-роликовом прессе
Мощность завода по брикетированию угля без связующего может быть от нескольких тонн в час до приблизительно 25 т/ч.
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 .
Домашняя фасовка твёрдого топлива
Процесс кустарного брикетирования отличается от происходящего в заводских условиях невысоким уровнем механизации и тем, что вместо того, чтобы сушить исходные компоненты, их смачивают. Для нужд отопления стандартного частного дома не придётся организовывать грандиозное производство с серьёзными энергозатратами и дорогостоящим оборудованием. Заготовить на осенне-зимний период три или четыре тонны экономичного твёрдого топлива можно и старинными дедовскими методами.
Стадии домашнего брикетного производства:
- Угольная пыль берётся в чистом виде или с добавками глины в пропорции 10:1 и разбавляется водой до получения необходимой густоты. Безопасное глиняное связующее препятствует разрушению готовых брикетов, но повышает зольность. Высокое качество перемешивания позволяет получить использование строительного миксера.
- Однородным раствором заполняются подготовленные формы. Для этого подойдут как специальные ёмкости, так и кастрюли, вёдра или бывшие в употреблении контейнеры. Брикеты можно просто лепить руками, как делали раньше.
- Готовая продукция сушится и складывается в местах хранения.
Самодельные каменноугольные брикеты отличаются от фабричных невыгодными качествами. Они имеют неидеальную форму, разный уровень влажности и теплоотдачи, невысокую прочность, затрудняющую транспортировку изделий. Но это не мешает самодельным угольным брикетам быть экономичными и удобными в применении, иметь низкую себестоимость и высокую теплотворную способность. Эти преимущества выгодно отличают их от спёкшейся пыли.
Домашнее производство при желании и присутствии средств поддаётся автоматизации. Для этого необходимо приобрести или сделать собственноручно станок ручного брикетирования.
При создании оборудования, аналогичного промышленному, за основу берётся пресс для выпуска самодельных кирпичей. Его усовершенствуют загрузочным бункером и устройством для формирования брикетов в виде брусков, подушек или цилиндров. Если предусмотреть образование сквозных отверстий, то это будет способствовать лучшему горению и увеличит теплоотдачу готовых изделий.
Можно и в домашних условиях осуществить прессовку
Технология кустарного прессования брикетов выглядит таким образом:
- Угольная пыль и некондиция тщательно измельчаются, от этого зависят конечные показатели прочности.
- Сырьё смешивается с водой и глиной до получения вязкой и липнущей к рукам консистенции.
- Масса загружается в бункер и нажатием рычага выдавливается, заполняя форму.
- Когда рычаг движется обратно, готовый брикет выталкивается наружу, удаляется и раскладывается на солнце для сушки.
Производство станка для домашнего брикетирования древесного угля методом экструзии стоит доверить профессиональному токарю. За материалы и работу по изготовлению корпуса, матрицы и шнека придётся заплатить немалую сумму, но и производительность такого оборудования будет выше.
Тестирование сырья и связующего для угольных брикетов
Уголь в каждом конкретном месторождении имеет индивидуальные химические и физические характеристики, в каждом регионе могут быть доступны различные связующие.
Для точного определения требуемого состава и характеристик оборудования необходимо проведение предварительного тестирования материала заказчика на заводе изготовителе во Франции. Для проведения тестов заказчику необходимо отправить уголь во Францию на тестирование.
В результате тестов можно будет:
- определить требуемый состав и характеристики оборудования
- определить вид и пропорции связующего
- получить готовый брикет и определить его характеристики
- рассчитать точные экономические показатели производства
Также только при тестировании возможно определить, годится ли уголь для брикетирования без связующего и какими в этом случае будут технико-экономические показатели производства, а также качественные характеристики брикета.
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.
Этапы технологического процесса брикетирования угля и кокса
Измельчение угля в молотковой дробилке
Измельчение угля необходимо для получения требуемой однородной фракции, поэтому перед сушкой или после уголь пропускают через молотковую дробилку.
Сушка угля в сушильном барабане
Сушка необходима для понижения влажности угля перед введением связующего. Степень сушки зависит от используемого связующего и технологии. Конечный продукт имеет влажность 5-10%.
Прессование измельченного угля и угольной пыли
Прессование угольной пыли и измельченной угольной фракции выполняется на двух-роликовых прессах, которые соответствуют требованиям отрасли:
- Высокая производительность
- Низкое удельное энергопотребление
- Высокая надежность
Нашим партнером является мировой лидер в производстве этого оборудования французская .
Постобработка (Дозревание) угольного брикета
В зависимости от вида угля и связующего в технологии бывает необходимо специальным образом охлаждать и выдерживать готовый брикет некоторое время в специальных бункерах, в течение которого брикет приобретает прочность.
Время выдерживания индивидуально и определяется на этапе тестирования.
В случае, если Вас интересует технология производства угольных брикетов будем рады ответить на ваши вопросы.
Промышленное производство
Отличительные черты пыли и мелкой каменноугольной фракции: низкая удельная калорийность и плотность. Но данные материалы рассматриваются как дешевое сырье, позволяющее организовать производство угольных брикетов. Продукция будет отличаться хорошей плотностью и теплоотдачей при низкой себестоимости.
Для изготовления брикетов в заводских условиях используется специальная технологическая линия, состоящая из дробилки, сушилки, пресса. Перемещение полуфабрикатов между машинами обеспечивает ленточный конвейер.
Прессованный уголь без добавок изготавливается в несколько этапов
:
- Измельчение сырья до размера частички 6 мм и мельче.
- Сушка смеси до отметки 15% влажности при помощи паровых и газовых сушилок.
- Далее пыль охлаждается и подается на пресс штемпельного типа, воздействующий на смесь под давлением 20-150 МПа (смотря какая технология используется). После данной обработки готовые брикеты поступают на склад готовой продукции на хранение.
Назначение топлива и используемое оборудование — основные факторы, влияющие на размер частичек, уровень влажности и величину давления, под которым они превращаются в брикеты. При этом энергоемкость готового продукта напрямую зависит от качества сырья. Важно использовать именно мелкую фракцию антрацита, а не бурого или других разновидностей угля. Для прочности допустимо добавление минеральных или органических добавок.
Пресс для брикетирования угля
Брикеты из каменного угля могут быть спрессованы двумя способами
в зависимости от того, какое оборудование для брикетирования применяется:
- Штемпельный пресс. Нагретой угольной смесью наполняются специальные формы, в которых она сдавливается с усилием 100-120 МПа. После охлаждения брикеты фасуются. Готовая продукция имеет вид кирпичиков или цилиндров с отверстиями, может быть похожа на «таблетки» или «подушечки». Данный способ изготовления подходит для производства брикетов в больших количествах ввиду больших энергетических и финансовых расходов.
- Экструзионная машина. В данном случае пластичная угольная масса продавливается прессом через матрицу. Брикет шнекового прессования (пини-кей) из угольной пыли имеет цилиндрическую форму, напоминая «колбаску», с калиброванным отверстием посередине. Технология менее затратная, но и менее производительная.
Технология производства брикетов для промышленного использования предполагает добавление цемента, нефтебитумной смеси, жидкого стекла и прочих. В металлургии применение данных веществ разрешено. А вот покупать каменноугольные брикеты с нефтебитумом для отопления жилого помещения нельзя согласно требованиям СЭС.
