Угольный брикет: что это такое, какое сырье применяется. Описание производственного процесса, изготовление своими руками


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.


Сгорание угольного топлива
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:

  1. В дробилке угольная мелочевка измельчается до частиц одинакового размера, зависящего от характеристик прессового оборудования. Максимально допустимая крупность фракции – 6 мм.
  2. В сушилке влажность сырья уменьшается до значения 15% (максимум).
  3. Последний этап – прессование, выполняемое под давлением от 20 до 120 МПа, в зависимости от используемой технологии.

Валковые прессовальные машины
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.

Экструзионные машины для углей
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:


Ручная установка брикетирования

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.

Пресс с ручным приводом

Технология ручного брикетирования углей выглядит так:

  1. Сырье нужно постараться измельчить. Чем меньше будет фракция, тем прочнее и качественнее выйдет самодельный брикет.
  2. Залить немного воды и перемешать, чтобы смесь лепилась руками. Некоторые домашние умельцы добавляют в качестве связующего глину, но это приведет к увеличению зольности горючего.
  3. Засыпать смесь в бункер, а оттуда наполнить форму. Выдавить брикет нажатием рычага.
  4. Рычаг при обратном ходе выталкивает изделие наружу. После его следует снять и расположить на солнечной площадке для высыхания. Подробности прессования показаны на видео:

Обратите внимание!

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.


Экструдер и шнек для него
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.

Станок для прессования пыли угля
Небольшой самодельный экструдер

Технология брикетирования на экструдере довольно проста и реализуется в несколько этапов:

  1. Сырье по возможности измельчить и перемешать с водой до густой консистенции.
  2. Включить электродвигатель экструдера и лопатой загрузить порцию угольной смеси в бункер.
  3. 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:

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 300оС.
  • 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/м2 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.

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

Угольно-древесные брикеты: разновидности сырья

Относительно низкая цена, простота в изготовлении, доступность приобретения и эффективность топливных брикетов привела к возрастающей популярности у потребителей и повсеместному их распространению. Между тем, существуют разновидности этого вида топлива по используемому сырью, а также форме конечного изделия.

угольный брикет

Угольные брикеты для отопления производятся из разных видов угля, таких как:

  • бурый (самый распространенный и наиболее дешевый вариант);
  • древесный (более сложная технология изготовления, предполагающая использование дополнительного оборудования);
  • антрацит (самое дорогое, но и наиболее эффективное сырье: лучшие показатели теплоотдачи).

Для производства брикетированного топлива не требуется сырье высокого качества. Для этой цели вполне пригодны угольная пыль и мелочь, а также отходы, которые плохо спекаются, проваливаются сквозь решетку и не годятся для непосредственного использования в печах или производства кокса.

Склеивающие вещества

В качестве связующего можно использовать различные компоненты, которые влияют на качество и характеристики конечного продукта. Это такие вещества, как:

  • каменноугольная смола;
  • глина;
  • сода;
  • патока;
  • смола;
  • декстрин;
  • известь;
  • белок и многие другие.

угольно-древесные брикеты

Выбор связующего компонента напрямую зависит от вида основного сырья и его качества. Также в зависимости от применения того или иного компонента будет меняться технология производства брикетов и ее трудоемкость.

Что представляют собой

Угольный брикет – твердотопливный продукт, изготавливаемый в виде брусков различных конфигураций и размеров, которые спрессованы под высоким давлением и температурой. Для скрепления частиц сырья и прочности изделий применяются цементирующие компоненты, которые могут быть органическими и неорганическими.

производство угольных брикетов

Эффективность этого энергоносителя заключена в его параметрах теплоотдачи и длительности горения, которые выше, чем у обычного каменного угля. Форма и плотность брикетов также имеют значение для эффективности, поскольку благодаря им это топливо поддерживает равномерное прогнозируемое прогорание и поддержание постоянной температуры в продолжительности всего процесса горения. Остающиеся после затухания отходы в виде золы составляют всего 3%, у традиционного угля этот показатель в 10 раз выше, при этом брикеты не разваливаются в печи до полного прогорания.

Где применяется и где использовать нельзя

В основном его используют для отопительных нужд в быту, но с недавнего времени более часто стали использовать на металлургических и химических предприятиях, а также электростанциях и в котельных. Вообще брикеты можно применять на любом предприятии либо в частном доме, где установлено оборудование, работающее на твердом топливе – угле, дровах и т. п.

Но следует знать, что ни в коем случае нельзя использовать угольный брикет для разведения огня в мангалах, грилях и других печах для приготовления пищи, на которых происходит непосредственный контакт дыма с продуктами питания. Такое оборудование попросту не рассчитано на температуру, производимую данным топливом, и оно выйдет из строя, а выделяемые едкие и вредные вещества, содержащиеся в угле, сделают еду непригодной к употреблению.

Изготовление в промышленных объемах

Поскольку технология изготовления несколько отличается в зависимости от вида связующего вещества, то можно рассмотреть производство угольных брикетов на основе наиболее часто используемого компонента – каменноугольной смолы (деготь угольный).

угольные брикеты для отопления

Вначале сырье промывают от сорных примесей, а затем дробят и сушат до необходимых параметров. С этой целью оно через приемный бункер засыпается в дробилку, а далее, через шнек, поступает в сушилку. Высушенная угольная мелочь сортируется по фракциям: угольки размером от 0 до 6 см поступают в смеситель, а большие по размеру – снова в дробилку. После калибровки в мешалку к подготовленному основному сырью добавляют связующее вещество.

Когда нужные компоненты загружены, они смешиваются в однородную массу, которую распределяют по ячейкам пресс-форм, где посредством горячего пара и высокого давления полученная смесь превращается в угольный брикет. Полученные изделия перемещают в охладительные бункера на 8 часов. Отсев бракованных форм и последующая фасовка в мешки по 25 кг завершают процесс производства.

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.

угольный брикет

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.

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 УГЛЯ БЕЗ СВЯЗУЮЩЕГО

ТЕХНОЛОГИЯ 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.

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 компании «Sahut Conreur SA» 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

сушильный барабан для угля

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

пресс для брикетирования угля Sahut Conreur

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 фирма «Sahut Conreur».

Постобработка (Дозревание) угольного брикета

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.


Использованные источники

  1. otivent.com/briketirovanie-uglja
  2. teplowood.ru/briketirovanie-uglya.html
  3. businessman.ru/new-ugolnyj-briket-chto-eto-takoe-kakoe-syre-primenyaetsya-opisanie-proizvodstvennogo-processa-izgotovlenie-svoimi-rukami.html
  4. bioresurs.com/briketirovanie-uglja/pressovanie-ugolnoj-pyli/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.