Угольная пыль применение бизнес план
Домовладельцы, обогревающие свои жилища котлами и печами на твердом топливе, хорошо знают, насколько сложно и неудобно сжигать мелкие фракции угля, а тем более угольную пыль. Часть такого топлива ссыпается в зольный отсек и попадает в отход, другая перекрывает поток воздуха из колосниковой решетки и оттого плохо горит.
Решение проблемы — спрессовать эту мелочевку в брикеты, дающие хорошее горение и выделяющие много тепла. Промышленное брикетирование угля применяется достаточно давно, но технологию прессования можно реализовать и в домашних условиях. Как это сделать – изучаем в данном материале.
Производство угольных брикетов в заводских условиях
Мелкие каменноугольные фракции и пыль отличаются невысокой плотностью и низкой удельной калорийностью. Зато их можно дешево купить, а потом превратить в качественное горючее путем уплотнения в ограниченном объеме. Проще говоря, изготовить прессованные угольные брикеты, чья плотность и теплотворная способность гораздо выше.
Так горят заводские (слева) и самодельные (справа) брикеты из угля
Чтобы сделать такие брикеты из мелкого каменного угля своими руками, нужно разобраться, как и с помощью каких станков их штампуют на заводе. Оборудование для производства отопительных брикетов представляет собой технологическую линию, состоящую из таких установок:
- дробилка;
- сушильная камера;
- пресс для брикетирования.
Примечание. Единицы оборудования перечислены в той же очередности, в какой они стоят согласно технологии. Подача сырья и его перемещение между установками производится посредством ленточных либо шнековых конвейеров.
Процесс прессования каменноугольного топлива происходит следующим образом:
- В дробилке угольная мелочевка измельчается до частиц одинакового размера, зависящего от характеристик прессового оборудования. Максимально допустимая крупность фракции – 6 мм.
- В сушилке влажность сырья уменьшается до значения 15% (максимум).
- Последний этап – прессование, выполняемое под давлением от 20 до 120 МПа, в зависимости от используемой технологии.
Штемпельные (валковые) прессы производительностью 10 и 25 тонн в час
Иногда для прочности конечного продукта в сырье добавляются органические или минеральные связующие, а перед уплотнением смеси ее нагревают до температуры 250—350 °С. Существует 2 способа прессования угольных брикет для отопления:
- на штемпельных (валковых) прессах;
- посредством экструзионных машин.
Штемпельный пресс сдавливает нагретую угольную смесь в специальных формах, развивая усилие 100—120 МПа, после чего брикетированный уголь проходит процесс охлаждения и фасовки. На выходе получаются изделия в виде «таблеток», «подушечек», цилиндров и кирпичиков с отверстиями.
Данный способ производства угольных брикетов используется для изготовления топлива в больших количествах и влечет за собой немалые финансовые и энергетические затраты.
Изготовление методом экструзии заключается в продавливании сырья шнековым прессом сквозь матрицу с калиброванными отверстиями. На выходе имеем угольный брикет цилиндрической формы в виде «колбаски». Это более дешевая, но менее производительная технология брикетирования угля.
Экструдеры для прессования угольной пыли
На характеристики горючего влияет состав первоначального сырья – бурый либо каменный уголь, наличие связующих веществ и другие факторы. Но обычно теплотворная способность заводского брикета составляет не менее 7 кВт/кг при влажности 8% и максимальной зольности 8.5%.
Как можно сделать брикеты из угля своими руками?
В домашних условиях невозможно реализовать промышленную технологию. Причины — высокая цена оборудования для производства угольных брикетов, большие энергозатраты и необходимость согласования своих действий с местными властями. Но хозяину частного дома и не нужно разворачивать грандиозное по масштабам производство, чтобы обеспечить отопление жилища. Достаточно изготовить 3—4 тонны угольных брикет, которых хватит на всю зиму.
Прессованный уголь в брикетах можно получить двумя способами:
- сварить станок для формовки брикета из металлопроката и выдавливать изделия вручную;
- собрать своими руками шнековый пресс, чтобы брикетировать каменноугольную мелочь методом экструзии.
В том и другом случае не удастся добиться характеристик, близких к показателям топлива заводского изготовления. Зато вы сможете успешно отапливать дом, сжигая вместо угольной пыли самодельные брикеты, что гораздо удобнее и практичнее.
Прессование вручную
Для ручного выдавливания подойдет хорошо известный многим мастерам – умельцам станок для изготовления кирпичей в домашних условиях. Его рама сваривается из профильных труб и уголков 40х40 мм, сверху устанавливается приемный бункер. К раме крепится ручной механизм для прессования изделий в прямоугольной форме. Чертеж самодельного пресса для ручного брикетирования угля показан на рисунке:
Прямоугольную форму, используемую для изготовления кирпичей, можно заменить на цилиндрическую, а внутри поместить заглушенные трубки, чтобы в изделиях были сквозные отверстия. Они нужны для лучшего горения угольного брикета, сделанного своими руками.
Технология ручного брикетирования углей выглядит так:
- Сырье нужно постараться измельчить. Чем меньше будет фракция, тем прочнее и качественнее выйдет самодельный брикет.
- Залить немного воды и перемешать, чтобы смесь лепилась руками. Некоторые домашние умельцы добавляют в качестве связующего глину, но это приведет к увеличению зольности горючего.
- Засыпать смесь в бункер, а оттуда наполнить форму. Выдавить брикет нажатием рычага.
- Рычаг при обратном ходе выталкивает изделие наружу. После его следует снять и расположить на солнечной площадке для высыхания. Подробности прессования показаны на видео:
Брикетирование на экструдере
Этот более производительный способ потребует финансовых затрат на сборку шнекового пресса, состоящего из таких элементов:
- корпус из толстостенной стальной трубы, проточенной изнутри под размер шнека, либо сделанный из цельной металлической болванки на токарном станке;
- шнек из углеродистой стали повышенной твердости;
- из той же стали делается матрица с одним или несколькими отверстиями;
- электродвигатель мощностью не менее 4 кВт;
- ременная передача на многоручьевых шкивах (не менее 3 ремней);
- приемный бункер.
Примечание. Вместо ременной передачи можно использовать редукторную, но тогда привод будет жестко соединен с валом. В случае какой-либо аварии редуктор или шнек может выйти из строя.
Принцип действия брикетировочного экструдера и самодельный шнек (справа)
Сложнее всего изготовить корпус, матрицу и шнек. За этим лучше обратиться к знакомому токарю, он заодно выточит вам многоручьевые шкивы нужных размеров. Обратите внимание: диаметры шкивов следует подобрать так, чтобы скорость вращения шнека не превышала 200 оборотов в минуту. Мощный двигатель станка надо заземлить и подключить к домовой электросети через автоматические выключатели.
Небольшой самодельный экструдер
Технология брикетирования на экструдере довольно проста и реализуется в несколько этапов:
- Сырье по возможности измельчить и перемешать с водой до густой консистенции.
- Включить электродвигатель экструдера и лопатой загрузить порцию угольной смеси в бункер.
- Появляющиеся из отверстий матрицы «колбаски» отламывать по желаемой длине и раскладывать на стеллаже для просушки.
Процесс изготовления топливных брикет из угля подробно показан в следующем видео:
О пользе брикетов из угля — выводы
Если рассуждать теоретически да принимать во внимание заверения производителей угольных брикет, то по теплотворности они должны побеждать все остальные виды твердого топлива. Ведь только чистый антрацит способен выделить при сжигании 7.7—8 кВт с 1 кг. Дрова, пеллеты и древесные брикеты по удельной теплоте сгорания сильно отстают, поскольку выделяют не более 5 кВт/кг.
Но судя по отзывам пользователей твердотопливных котлов на тематических форумах, спрос на брикетированные угли уступает любым разновидностям древесины в силу таких причин:
- плохо разгораются и отдают мало тепла;
- образуют большое количество золы, а то и камешков, повторяющих форму брикетов;
- рассыпаются в труху еще во время транспортировки;
- выделяют слишком неприятный запах до и в процессе горения.
Качественные брикеты (справа) своим черным блеском заметно отличаются от топлива из бурого угля, которое не очень хорошо сгорает в отопительных котлах и печах
Если проанализировать все отзывы об угольных брикетах, то выяснится, что 70% из них – негативные. Это связано в первую очередь с тем, что производители топлива стараются получить прибыль, используя бросовое сырье – шлам, шихту и прочие непотребные разновидности каменных и бурых углей. Брикет, спрессованный из остатков антрацита, встречается нечасто.
Отсюда напрашивается вывод: если хотите получить хорошее топливо, то применяйте для брикетирования своими руками соответствующее сырье. Когда же в вашем распоряжении есть только пыль и мелочь низкокалорийных сортов угля, то прессовать их не всегда целесообразно. С другой стороны, подобные брикеты можно сжигать вместе с дровами, уменьшив затраты на их приобретение.
Источник
Брикетирование, применение брикетов, виды брикетов
Технология добычи угля представляет собой совокупность сложных и последовательных промышленных мероприятий, в процессе выполнения которых на поверхность поднимается не только высококачественная порода, но и невостребованные угольные пылеобразования. Однако оптимизация производства, стремление к его абсолютной безотходности, и, соответственно, извлечению в дальнейшем максимальной экономической выгоды обязывает предпринимателей искать пути реализации добытого сырья в полном объёме. Выполнить эту задачу можно по-разному и, в частности, с помощью брикетирования.
Брикет – это спрессованное из отходов сельского хозяйства, деревообработки, низкокачественного угля или торфа малоразмерное плотное формообразование, используемое в качестве топлива. Соответственно, один из процессов получения брикетов представляет собой преобразование тонкодисперсного угольного сырья из сыпучего и крошащегося материала в спрессованные частицы, в ходе чего такие энергетические свойства, как длительность и равномерность горения и, естественно, теплоотдача существенно улучшаются. Кроме этого, брикеты имеют такое существенное преимущество, как удобная транспортировка.
Виды оборудования для производства угольных брикетов.
Серийное производство задействует два основных вида промышленного оборудования: прессы и экструдеры. Так, автоматические или полуавтоматические электромеханические прессы, усиленные гидравлическими модулями, служат для массового выпуска брикетов различной формы и химического состава. Вначале осуществляется просеивание первичного сырья и тщательное перемешивание его с вяжущими веществами и, как правило, с технической водой. Форма брикета зависит от модели сменной или стационарной матрицы, которая закреплена на рабочем элементе пресса (например, на вальцах). Разумеется, что после изготовления, требуется определённое время для просушивания продукции, после чего брикеты будут готовы к погрузке и транспортировке.
Процесс производства с применением экструдеров основывается не только на усилии сдавливания, но и на технологии пластификации материала. Загруженное в приёмный бункер сырьё попадает в рабочий цилиндр экструдера, где работает шнек (два шнека) червячного типа. Обрабатываемый материал перемешивается и нагревается за счет трения частиц между собой, лентой шнека и стенками цилиндра, вследствие чего происходит пластификация. Прессование суспензии выполняется при выдавливании материала шнеком через зауженное отверстие фильеры на выходе из цилиндра. Последний элемент конструкции оснащается сменной матричной насадкой с отверстиями различного диаметра. Дальше они аналогично подлежат просушиванию, время которого зависит от типа угля и размера брикетов.
Представленный перечень промышленного оборудования не является крупногабаритным, и оно может быть установлено даже на небольших производственных площадях, но одним из основных требований является наличие трёхфазной сети 380В.
Технологический процесс производства угольных брикетов. Сырье и его обработка.
Разумеется, что для скрепления химического состава угольной пыли требуются определённые связующие составы. Характеристики того или иного вяжущего вещества оказывают в дальнейшем определенное влияние на общие свойства полученных брикетов и непосредственно на их дальнейшее применение. Разновидность связующих элементов очень велика, и их перечень постоянно расширяется за счёт новых научных изысканий. Связующее вещество в идеале должно отвечать комплексу требований, среди которых: низкая себестоимость, свободный (законный) доступ в приобретении, улучшение энергетических свойств, уменьшение зольности, придание брикету механической стойкости и т.п.
Производство брикетов для промышленных котлов
Так, при переработке некоторых видов угля и мелкого кокса задействуют цемент и жидкое стекло. Смесь цемента, мелассы и глины делает брикеты очень крепкими, но понижает зажигательную способность. Примерно такой же недостаток и у брикетов, в которые вводят вяжущую смесь из торфа, портландцемента, глины и извести. Известны связующие вещества из класса простых полиэфиров на основе пропиленгликоля, лигносульфонатов, а также нефтебитума. Полученные брикеты широко используются в металлургической отрасли и при топке различных промышленных котлов, то есть, везде, где не присутствует открытое горение. Это обусловлено тем, что некоторые связующие составы могут выделять определенные токсичные газы.
Один из способов получения угольных брикетов заключается в смешивании угольной пыли и раствора натриевой соли метилен-нафталин-сульфокислоты в соотношении 1% от массы шлама с последующим прессованием и сушкой с помощью углеводородсодержащего водостойкого покрытия. Последний этап технологии вызывает определённые сложности и является недостатком данной рецептуры. Произведенные брикеты задействуются для топки котлов и для коксования.
Производство брикетов без применения связующих веществ, основанное только на силе скрепляющего давления возможно, но, как правило, такие брикеты не будут обладать достаточной механической прочностью. Хотя известны технологии, при которых изготовление брикетов промышленного назначения может обходиться и без вяжущих составов. Например, сырьё из бурого угля содержит до 20% битумов и не нуждается в связующем составе. Такой материал дробят, подвергают термическому воздействию и просушке до влажности в 18-20%. Охлаждённая крошка загружается в пресс для получения брикетов.
Производство брикетов для бытового применения
Брикеты, почти в идеале отвечающие большинству требованиям, производят с использованием суспензии на основе хлебных остатков пищи и кормов, в состав которых входят растительные белки и полисахариды. В частности, мука и крахмал традиционно являются одними из самых популярных связующих веществ, применяемых для «бытового» брикетирования. Брикеты при горении не являются токсичными, почему и применяются широко в быту – для топки бани, камина, приготовления шашлыков и даже для курения кальяна. К сожалению, именно из связующего элемента такого рода производство практически невозможно организовать в многотоннажном варианте.
Перспективным направлением в производстве брикетов может стать внедрение полимера на основе полиакриламида, химического аналога белка, который может стать универсальным связующим веществом.
Брикеты из угольной пыли вполне можно получить и в домашних условиях. При этом используются всё те же прессы или экструдеры, но их более компактные версии, которые можно установить где-нибудь в подсобном помещении и, которые, как правило, адаптированы для работы от центральной сети 220В. Так, к примеру, кальянный уголь можно изготовить с помощью селитры или каких-либо иных аналогичных связующих. При этом самым основным условием производства «домашних» брикетов остаётся категорический запрет на использование токсичных вяжущих компонентов
Заключение
Исходя из вышесказанного, можно констатировать, что брикетирование угольной пыли не слишком затратное, но достаточно выгодное производство. Материальные вложения в первичное сырьё (угольная пыль и большинство связующих веществ) не являются дорогостоящими в сравнении с полученной прибылью от реализации готовых угольных брикетов, популярность в использовании которых постоянно только увеличивается. Да, качественное оборудование стоит недёшево, но и оно окупается достаточно быстро, а экономить в этом направлении представляется легкомыслием.
Источник
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.
О технологии брикетировании угля
Один из способов сжигания угольной мелочи – это растопить котел дровами, а потом сверху на горящие поленья подсыпать пыльную фракцию топлива. Но это слишком хлопотное дело, поскольку угольная пыль должна подсыпаться небольшими порциями, а значит, — часто.
Если же загрузить большую порцию, то часть горючего обязательно просыплется в зольник и уйдет в отходы, а остальное топливо заполнит щели между древесиной. Воздух перестанет поступать в зону горения и в результате топка начнет затухать.
Наилучший способ – это методом прессования формировать из мелкой фракции брикеты, которые после этого очень хорошо горят, выделяя большое количество теплоты. Такое решение, как брикетирование углей, было предложено еще в начале позапрошлого века в России изобретателем А.П. Вешняковым и по сей день успешно используется как в промышленных целях, так и в быту. Суть его в том, что уплотнение угольной мелочи с помощью высокого давления на специальном оборудовании позволяет получать топливо, чья теплотворная способность не меньше, чем у качественных углей.
Глубоко не вдаваясь в тонкости технологического процесса и классификацию разных марок горючего, отметим, что подобные брикеты производятся в двух видах:
- со связующими веществами для промышленных целей;
- без связующих, предназначаются для сжигания в бытовых котельных установках.
Примечание. Брикеты, спрессованные со связующими веществами, нельзя использовать в быту. Эти вещества при сгорании образуют вредные либо токсичные соединения, которые в промышленности улавливаются разными способами. В бытовое топливо раньше в качестве связующих тоже добавляли крахмалы или патоку, но данная технология устарела.
Поскольку нас интересует технология производства угольных брикетов без всяких добавок для бытовых целей, то стоит рассмотреть именно ее. Итак, последовательность процесса следующая:
- сначала уголь проходит операцию измельчения, при этом допускается максимальная крупность фракции 6 мм;
- следующая операция – сушка с целью добиться оптимальной влажности 15%. Для этого применяется особое оборудование для производства угольных брикетов – паровые или газовые сушилки;
- после сушки состав охлаждается и подается на прессование. Операция проходит при давлении 100—150 МПа в так называемом штемпельном прессе;
- окончательное охлаждение и отгрузка на склад.
Примечание. Здесь описан традиционный технологический процесс, но требования к крупности фракции и влажности сырья могут изменяться в зависимости от используемого оборудования. Например, современный мини-завод российской компании ЮНИТЕК требует размеров частиц до 0.25 мм с влагосодержанием от 6 до 16%. То есть, в этом случае технология брикетирования угля должна предусматривать более качественное измельчение, зато и давление прессования применяется гораздо ниже.
На выходе получается угольный брикет, чья зольность не превышает 15—20%, максимально допустимая механическая нагрузка – 3 кг/см2, а при падении с высоты до 2 м изделие теряет не более 15% своей массы в результате удара. Теплота сгорания зависит от марок углей, из которых брикет спрессован.
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:
Заключение
Конечно, изготовленные в домашних условиях брикеты далеки от идеала. Они имеют невысокую плотность и повышенную влажность, а потому дадут тепла меньше, чем заводские изделия. Тем не менее, в печке или котле они горят хорошо, это не то что жечь угольную пыль, спекающуюся коржом. Да и по стоимости самодельные брикеты из каменного угля обойдутся дешевле.
Источник