Технология брикетирования угля.

Доступная по сравнению с другими видами энергоносителей цена, отсутствие проблем с приобретением, хорошая теплоотдача — основные причины, по которым многие пользователи предпочитают использовать угольные брикеты для отопления. Цена на более привычные энергоносители постоянно увеличивается, что заставляет искать альтернативные источники тепла. Угольная пыль — доступный вид топлива, но ее использование в чистом виде невыгодно: половина сырья проваливается в золу через прутья колосника, а другая половина спекается, что приводит к засорению топливника.

Подробнее о технологии брикетирования
В начале прошлого столетия российский исследователь А.П. Вешняков предложил прессовать мелкую фракцию в элементы определенной формы и размера, которые по теплоотдаче не уступали самому углю. Идея нашла широкое применение и в быту, и в промышленности. Сегодня прессованный уголь классифицируют в зависимости от материала, экологичности, защищенности, формы и типа упаковки. Но двумя основным видами являются:

Для производства с добавлением связующих компонентов.
Для домашнего применения без добавок.

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.

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.

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.

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:

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.
Важно знать, что наличие сквозных отверстий в готовых брикетах способствует лучшему горению и большей теплоотдаче.

Выводы
Если верить производителям угольных брикетов, то теплотворность данного вида твердого топлива даже больше, чем у остальных разновидностей. Теоретически данное заявление может быть вполне реальным ввиду того, что только при сжигании 1 кг антрацита можно получить 7,7-8 кВт. По удельной теплоте дрова и древесные брикеты значительно отстают, выделяя только 5 кВт/ кг.

Однако анализ отзывов владельцев твердотопливных котлов на тематических форумах показывает, что спрос на брикеты из угольной пыли ниже, чем на древесину, по нескольким причинам:

С их помощью тяжело растопить котел и при сгорании уголь отдает мало тепла.
До и во время сгорания в помещении сохраняется малоприятный запах.
Брикеты теряют форму, сильно крошатся во время транспортировки.
Много золы. Большое количество негативных отзывов (около 70% от общего числа) можно объяснить тем, что производители с целью получить больше прибыли используют сырье низкого качества. Они брикетируют шихту, шлам и другие разновидности угля, непригодного для отопления помещений, а для массы добавляют лишние вещества. Брикеты, изготовленные действительно из антрацита, найти трудно. Основной признак — насыщенно черный цвет изделий.

Выводы очевидны:

Изготавливать угольные брикеты лучше самостоятельно.
Для производства необходимо покупать высококачественное сырье.
При возможности приобрести только низкокалорийные сорта угля прессование является экономически нецелесообразным. Хотя сжигание некачественных брикетов вместе с дровами позволит уменьшить затраты на отопление.
Да, изготовленные в домашних условиях угольные брикеты сильно отличаются от заводских аналогов: рассыпаются при транспортировке, влажные, дают меньше тепла. Но так вы можете контролировать качество используемого сырья, наличие и количество добавок. Как в котле, так и печке «домашние» брикеты горят хорошо, намного лучше пыли, которая просто спекается коржом. К тому же, по цене самодельные цилиндры, кирпичики или «колбаски» получаются намного выгоднее.

Эта проблема угольной пыли существует со времен появления угольной отрасли. На сегодняшний день она не решена, и навряд ли когда либо будет решена.
Можно подискуссировать на эту тему. Знаете же со школы истории про затонувшие корабли в море? Корабль может лежать под водой веками, и ничего с ним не случиться. А вот как только его достанут на берег, он постепенно превращается в труху. Это его съедает кислород. Так же и с углем. Под землей он может лежать веками, а как только его достанут, он начинает перегорать от кислорода. Окисляется он постепенно. Вы даже сами можете подтвердить что прошлогодний уголь слабее свежего. Это так. Вот теперь смотрите, самое главное. Если условно взять цифру 1-2мм это слой окисления угля, то получается что штыба, (0-6мм, которую считают отходами и из которой пытаются сделать брикеты) уже практически будет вся окислена. Если даже и её спрессуют в камок, то этот уголь уже не имеет той силы, какая была в начале. Есть конечно высококалорийный уголь, но у него тоже будут потери. И еще один момент. Один уголь под давлением никак не спрессуется, нужны какие то дополнительные компоненты для этого. Но эти компоненты тоже имеют цену. Когда начинают считать затраты на производство брикетов с этими составляющими, то они становится дороже чем уголь. Вот здесь стоит посмотреть со стороны покупателя. Что он купит, даже если цена будет одинаковая брикета и угля? Конечно уголь.