Древесный уголь известен человечеству уже несколько тысяч лет, так что вряд ли попаданцу придется объяснять хроноаборигенам что это такое.
Получить его несложно — достаточно подержать дерево при температуре 300-500 градусов некоторое время без доступа воздуха. Вода и летучие вещества испаряются, сложные органические вещества разлагаются. Получается черное пористое вещество, примерно вдвое легче дерева и вдвое более эффективное как топливо.
Перевозка товаров на большие расстояния была делом дорогим, поэтому в больших городах топились в основном углем, а не дровами, несмотря на то что тонну дров в лучшем случае можно пережечь на 250 кг угля. Незаменим древесный уголь был в металлургии — обычные дрова не дают такой высокой температуры, а каменный ископаемый уголь содержит вредные для металлургии примеси, и решить связанные с этим проблемы удалось лишь в 18 веке.
Большую часть истории дерево пережигали в уголь в простейших кучах или ямах. Кучу дров обсыпали землей и, оставив небольшое отверстие для воздуха, поджигали. Углежог следил за кучей и проделывал дополнительные отверстия для воздуха или засыпал старые, добиваясь того, чтобы с одной стороны в куче образовалась высокая температура, с другой, чтобы сгорело как можно меньше дерева.
В общем, технология несложная, скорее всего известная местным, а в худшем случае легко восстанавливаемая попаданцем. Тем не менее, книжные попаданцы первым делом переходят на кокс. Их не смущает то, что у изобретателя процесса коксования Дарби на эксперименты ушло по меньшей мере 5 лет, а в маленьких доиндустриальных домнах не важна меньшая прочность древесного угля по сравнению с каменным, ни то что еще в 1880 году более 90 % из 370 тысяч тонн чугуна в год в Российской империи выплавлялись именно на древесном угле.
По-видимому основная причина лежит в психологии. По мнению любого обывателя, дерево и индустриальные технологии несовместимы. В реальности деревянные минометы использовались еще в первой мировой, а деревянные подшипники из бакаута работали в хронометрах, держали винты подводных лодок и турбины гидроэлектростанций, да и сейчас используются отдельными ненормальными.
Возможно отчасти в этом виновата нелепая легенда о металлургии чуть было не убившей леса Англии. В среде профессиональных историков от нее давно отказались, но в популярных книгах она будет жить еще долго. Почему это лишь легенда? Представьте что вы перенеслись на типичный английский железноделательный завод начала 18 века. Что вы увидите вокруг? Правильный ответ — большой-пребольшой лес. Английские законы предписывали, что на домнах может использоваться лишь дерево из лесных плантаций при заводе. Это несколько удорожало английское железо, но тем не менее перед началом перехода на уголь Англия выплавляла порядка 60 тыс. тонн чугуна в год. В уменьшении площади лесов было виновато в основном овцеводство, но в целом этот процесс был под контролем и полное обезлесение Англии никогда не грозило.
Главное преимущество кокса — механическая прочность, что позволило резко увеличить высоту домен и, соответственно, КПД (ранее высота домны была ограничена тем, что кусок угля должен выдерживать вес вышележащего столба шихты — если он раскрошится, гидравлическое сопротивление резко возрастет, и дутье заглохнет).
Зато кокс — это чуть более, чем дофига серы, т.е. резкое падение качества продукции. Так что причина успеха Дерби (и неудачи Корта, который придумал то же самое на 1,5 века раньше) — своевременность: такие вещи успешно внедряются лишь в условиях, когда спрос на продукт многократно превосходит предложение!
Всегда надо понимать, насколько востребована в данный момент и в данном месте попаданческая (как и непопопаданческая) инновация! Почему плавание Лёйфа Эриксона не имело серьезных последствий, а плавание Колумба — имело? Потому что в Исландии, откуда отплывал Лейф, народу было хрен да меленько — а у Фердинанда и Изабеллы в тот момент была огромная армия, которая после победы над Гранадой как раз осталась без работы, и которую надо было срочно куда-то пристроить, пока она не превратилась в банду грабителей!
А насчет деревянных минометов ПМВ — напомнить, из чего во времена не ПМВ, а ВМВ делали корпуса истребителей Лавочкина? Древесина, пусть даже пропитанная фенолформальдегидной смолой — это всё равно древесина, а не металл!
\\ позволило резко увеличить высоту домен и, соответственно, КПД
Резко ничего не увеличится. При увеличении домны уменьшаются теплопотери через стенки, как нетрудно понять по кубу-квадрату, т.е. всего лишь x^(2/3)
Зато логистика… Большая домна на древесном угле брала воз угля в час. Снабжать топливом домну достаточно большую чтобы она не могла брать древесный уголь с доиндустриальным транспортом это настоящий подвиг.
\\ корпуса истребителей Лавочкина
Корпуса почему-то не удивляют. А вот как скажешь «деревянные пушки и подшипники» так сразу «невозможно!».
>
Зато логистика… Большая домна на древесном угле брала воз угля в час. Снабжать топливом домну достаточно большую чтобы она не могла брать древесный уголь с доиндустриальным транспортом это настоящий подвиг.
>
Ну как-бы сама домна это уже не не доиндустриал. 🙂
Воз лошадный или воз воловий?
Впрочем в любом случае лошадка тащит 50-ти тонную ( брутто — из которых не менее 70% вес собственно груза) лодочку по прорытому каналу. И за два световых дня проходит 50 км.
Что характерно, большинство английских каналов были построены уже после первой железной дороги )
Канал это тысяча другая человеко лет и хороший инженер. Да и с ним остается работы да сотню-другую человек, про проблему сбыта всего того добра молчу. В любом случае этот рост займет десяток другой лет.
Ну, если сразу паровой драглайн сварганить, то каналы могут случиться гораздо раньше и в гораздо бОльших количествах…
Копали вполне себе ручками.
Хм. 1650-ы годы — на 200 лет раньше угольного кокса
https://en.wikipedia.org/wiki/Wey_and_Godalming_Navigations
По поводу сбыта надо смотреть — возможно просто цена слишком высока.
Шутка ли — вырастить лес, срубить его , сделать из него древесный уголь, и только потом в домну!
И есть уголь ископаемый, настолько относительно дешевый, что первые паровые насосы в шахтах(из которых и выросли все паровые машины) имели тепловое КПД менее 0.5%!
П.С. Все зависит от целей,задач и наличных ресурсов.
Если секрет кокса известен, есть доступные залежи угля, то почему-бы и не воспользоваться.
Даже не смотря на доступность древесины!Которой можно найти и лучшее применение — например,как конструкционный материал — все-таки повозку,станок, дом или корабль непосредственно из угля не построишь…
«Дело было в начале XIV столетия. Лондонские пивовары, кузнецы и слесари, видя все более возрастающую дороговизну дров, попробовали вместо них жечь каменный уголь, что оказалось и очень удобным, и очень выгодным. Но суеверные горожане сочли сжигание каменного угля делом нечестивым. Была подана особая петиция королю, и употребление каменного угля было воспрещено законом. Однако ввиду дороговизны дров многие тайно продолжали нарушать закон, так что горожане потребовали драконовских мер. Достоверно известно, что один нарушитель закона в Лондоне был казнен, но говорят, что таких случаев было много. Затем строгие законы были отменены, но еще долго против каменного угля было сильное предубеждение ввиду «зловонности этого вида топлива».Против каменного угля особенно восстали дамы; многие лондонские дамы отказались являться в дома, которые отапливались не дровами, и не прикасались ни к одному блюду, если оно было приготовлено на каменном угле, считая такие кушанья нечистыми.
Кокс позволяет избавится от зловония угля. 🙂
Кокс позволяет избавится от зловония угля — не совсем, но процентов на 90. Но камин коксом топить крайне сложно — его очень трудно разжечь, это топливо чисто металлургическое.
Что интересно, Марко Поло считали «величайшим лжецом Венеции», в числе прочего, за заявление, что в Китае топят печи «черным камнем». А ведь в Лондоне, который от Венеции все же не за тридевять земель, в то время печи углем уже топили — это было как раз незадолго до упомянутого Вами запрета!
Ну насколько я знаю кос можно разжечь тем же самым черным углем :), и ведь есть разница топить им или разжигать, скажем так, кокс тоже пахнет, но не настолько смердящие. Собственно речь здесь скорее не о коксе как таковом, а о том что есть свидетельства, что уже в 1300 годах дрова стоили столь дорого, что кто то рисковал головой, для того чтобы сэкономить на отоплении. Это значит, что с 1300 года можно говорить о том, что внедрение коксования имеет смысл, ведь запрет на зловонный уголь в лондоне отменили потому, что древесный уголь был нужен для металлургии. То есть несмотря на общественные протесты отопление перевели на уголь, металлургию не могли перевести потому что дело было не в эстетических пристрастиях, а в технологической невозможности. Учитывая что лес был нужен еще и для строительства и для кораблестроения, то спрос явно превышал предложение.
Через стенки терялось не более 10-15% тепла. Основные потери — с отходящими газами (в домнице). Цикл Карно рулит: в высокой домне газы успевали отдать шихте до 90% тепла, на выходе температура всего 150-200С (в домнице — около 1000, потери с газами — 65%).
Цикл Карно тут не при чем.
При чем тут способ вычисления КПД в цикле Карно (кстати, не очень-то точный, т.к. удельная теплоемкость газов — отнюдб не постоянная величина, она изрядно зависит от температуры)
Вы в домне нашли изотерму-адиабату или механическую работу, совершаемую газом?
К противотоку формула кпд для тепловой машины неприменима. Допустим у нас противоток с водой — на входе 290К, на максимуме 370К, на выходе 300К. Ну и как вы тут посчитаете КПД по Карно?
Железо при сгорании выделяет энергию, получается оксид железа. Чтобы восстановить железо обратно надо потратить энергию. Это и есть полезная работы домны. Ее кпд из разности температур вы не выведете. В домну вошел воздух с т 290К, вышел 690К. Ну и что?
Мы можем вычислить кпд если посчитаем сколько сожгли топлива, и сколько тепла потеряли. Но чтобы посчитать потерянное тепло недостаточно знать разность температур, надо знать количество вещества на входе и выходе, и разницу в теплоемкости на входе и выходе — вещества то разные.
>Корпуса почему-то не удивляют. А вот как скажешь «деревянные пушки и подшипники» так сразу «невозможно!».
Ну пушки — это огонь, с деревом действительно сочетается плохо. А металлические подшипники на телегах ещё поискать. Да и кузова грузовиков даже времён моего детства кроме самосвалов все были деревянные.
Да ладно?
Вообще, деревянные подшипники скольжения и сейчас наверняка кое-где работают на старых электростанциях.
Эта технология (дерево там какое-то особое) применялась чуть ли не до конца 60-х, а найти рабочую турбину того времени наверняка ещё можно.
Да ладно деревянные. А пластмассовые подшипники не видали?
Видали. Что тут такого?
Византия пала. Турки перекрыли доступ к восточным рынкам. Европе во что бы то ни стало потребовался другой путь в азию. Поэтому и поплыл Колумб.
По прочностным качествам дельта-древесина ничуть не уступала алюминию. Единственный недостаток — была тяжелее. К тому же, дельта-древесина это скорее уже полноценный композит, а не фанера пропитанная смолой.
дельта древесина. эрзац замена [дюралюминию]. хороша в качестве замены только для малосерийного производства мастерами высокой квалификации. собственно именно поэтому Лагг и его последователи на испытаниях это одно а в войсках «несколько» другое.
в отличии например знаменитого «дервянного чуда» «де Хевиленд Москито». культура производства другая.
Большое спасибо, очень интересно! Про искусственные лесонасаждения вокруг английских заводов не знал, думал что именно металлурги в Англии лес и извели!
Кому интересны подробности по лесным плантациям — искать по ключевому слову coppicing. Например
http://dx.doi.org.sci-hub.tw/10.1484/M.RURALIA-EB.3.1147
From the later
middle ages to the nineteenth century, however, such
wood was mostly obtained from renewable resources,
from coppicing or from pollarding standard trees.
https://books.google.com.au/books?hl=en&lr=&id=TMwcCgAAQBAJ&oi=fnd&pg=PA77&dq=england+metallurgy+coppicing&ots=8LQSUDECoc&sig=45MHaQ4c5j2fJmIJ54XiXIrnXRU#v=onepage&q=england%20metallurgy%20coppicing&f=false
large 16 century furnace … needed 53 km2 of coppice to sustain long-term use
http://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/36352078/Development_iron_S._Staffs.pdf?AWSAccessKeyId=AKIAJ56TQJRTWSMTNPEA&Expires=1479691364&Signature=VVmRAVGbJdYDCd80WX8clHWSq0E%3D&response-content-disposition=inline%3B%20filename%3DThe_development_of_the_iron_industry_in.pdf
Elizabethan statures prohibited the use of timber
http://sci-hub.tw/10.1179/030907205X44411
oppicing practices made woods a renewable resource, and that the development of
industrial uses of mineral fuel was not only to combat increasing wood prices but also due to the
inherent attractions of innovative coal-using processes. It has become clear that at the end of the
Middle
Ages coppicing was not universal, and that the skills of managing sustainable woodlands
developed over the 16th and 17th centuries.
Большое спасибо!
Для меня открытие!
По первой статье. Уничтожение лесов с развитием мануфактуры началось только после 17 века, слишком сложное производство угля оказывается. Если бы не было статей того времени то наши современники бы с трудом повторили технологию получения угля. Так и написано.
вопрос к автору статьи: а каким это образом научились удалять серу из кокса?
Ах да, спасибо 🙂
Хоть я и не автор, отвечу: из УГЛЯ основная масса серы улетает при его коксовании — но в коксе серы все равно на порядок-другой больше, чем в древесном угле! Прорыв был в коксовании как таковом — в угле серы было вообще запредельное количество, а в коксе — всё же приемлемое
/Прорыв был в коксовании как таковом — в угле серы было вообще запредельное количество, а в коксе — всё же приемлемое/
вот это правильно
>вопрос к автору статьи: а каким это образом научились удалять серу из кокса?
Серу вообще то удаляют уже из расплава металла. Шлаком.
Вообще-то тот факт что 18-м веке британские металлурги высаживали лес под свои потребности как раз подтверждает версию «извели».
Просто власть отреагировала вовремя и адекватно.
С учетом того что в то время дерево основной конструкционный материал — очень даже вовремя.
Кроме того ископаемый уголь довольно быстро вытеснил дерево как бытовое топливо, т.е. в тех сегментах где % серы роли не играл.
>Вообще-то тот факт что 18-м веке британские металлурги высаживали лес под свои потребности как раз подтверждает версию «извели».
Просто власть отреагировала вовремя и адекватно.
Одно исключает другое. Или власть отреагировала вовремя, то есть не дала извести, или извели. Что нибудь одно.
Ну, замена натурального леса на лесопосадки для первого как раз и означает «извели». :-)))
Должен заметить что у кокса в сравнении с древесным угем с лесных плантаций при заводе есть еще одно неочевидное преимущество.
Попробуйте удвоить объемы производства на заводе…
Построить вторую домну? да без проблем! А вот где взять для нее уголь? У вас производство угля расчитано на десятилетия вперед! т.е. вы сегодня вырубаете то что было высажено 20 лет назад. Начнете рубить больше и через пару тройку лет у вас не станет угля.
Единственный способ расширить производство это существенно увеличить площадь этого леса, а где его взять в Англии?
Кокс в этом плане намного более динамичен.
>Единственный способ расширить производство это существенно увеличить площадь этого леса, а где его взять в Англии?
Посадить. Он же и так не дикорастущий. Проблема не в нём, а земле под посадку. Ну мало ли, что новые деревья можно рубить не сразу. Через десятки лет рубить можно. Вот только не на своей земле нельзя даже сажать.
Псадить? Даже если вы найдете землю посаженный лес даст вам уголь только через 20 лет (минимум). т.е. посадив лес вы не удвоите производство вот прям счас. Вы увеличите его в весьма дальней перспективе.
Удвоить производство можно только получив именно лес под вырубку, т.е. уже выросшие деревья. Повторюсь, в той же Англии, где леса уже давно поделены и вырублены (ибо поля и пастбища всем очнь нужны) найти дополнтельный лесок неслабых размеров да еще и логистичеки доступный- задачка почти нерешаемая.
А с коксом все проще и динамичнее, нанял больше людей в шахт, получил больше уголька, построил лишнюю печь- получил больше кокса, за весьма ограниченное время (буквально месяцы) можно удвоить производство металла.
Справедливости ради древесину, как и собственно древесный уголь можно завезти издалека.
По морю
И сколько угля уходило на тонну руды? Тонны 4. А каков насыпной вес древесного угля? Раз в пять меньше, чем у руды. И что проще: привецти один воз руды (пусть и запряженный четверкой коней) — или 20 возов угля пусть и с одноконной запряжкой)? Вот тот-то: уже с глубокой древности (веков этак 60 назад) люди понимали, что легче привезти руду в лесистый район, чем уголь — в рудоносный!
Кокс — это ещё и коксохимия=> Фенол, аммиак, толуол, нафталин и синтез-газ (светильный газ). Обжиг древесины, кстати не всякой — это помимо высококачественного угля ещё и скипидар с метанолом (сырьё для производства формальдегида). Важны обе базовые технологии. Кстати, для чугуна наличие серных примисей в топливе не столь вредно как для стали.
при пиролизе древесины светильный газ тоже получается, да и в дегте всяких фенолов-крезолов тоже дофига. Вопрос в том, что выделение индивидуальных веществ (или хотя бы разделение на группы) сложновато. Ту же каменноугольную смолу при коксовании сначала не знали, куда девать, перерабатывать начали позже.
К сожалению, метанол из дерева очень грязный. Ацетон из него полностью удалить не получится. Возникает вопрос, можно ли пользоваться таким метанолом как растворителем и рабочим телом для холодильников?
Вот только в холодильниках юзаются галагеноалканы, они же фреоны.
Попаданческий LED http://imgur.com/gallery/YegLM
Ха! А это видели?
https://geektimes.ru/post/257344/
Здесь же приводились факты, что уже во времена Робин Гуда Шервудский лес насчитывал 600 деревьев?
Таких «фактов» не приводим, слава богу. Это бредни экзальтированных экологов.
Кстати, это отличное объяснение эльфийских мечей в фентези: леса вокруг печей.
http://www.metalspace.ru/history-metallurgy/tom1/coal-metallurgy.html
«Её Величество» – королева Елизавета I Английская – также озаботилась этой проблемой сразу после восшествия на престол. В 1558 г. ею был издан ряд указов, согласно которым запрещалось всем без исключения, под страхом штрафа в 40 шиллингов, рубить деревья для нужд железоделательных заводов на всей территории страны, за исключением графств Сассекс, Сюррей и Кент. Спустя четверть века, в 1584 г., последовал ещё один указ, призванный спасти остатки лесного богатства страны. Закон гласил: «Усматривая, что по причине крайнего нерадения, или по причине страшного множества железных заводов, которые существовали и существуют ещё в лесах графств Сассекс и Сюррей, и Кент, строевые леса этих местностей претерпевают страшные повреждения, и в самое короткое время могут быть окончательно истреблены, если не принять против того меры, Мы повелеваем, чтобы с будущего праздника Пасхи, не было воздвигаемо в вышепоименованных графствах ни одного горна, ни одной кузницы, ни одного завода для выделки железа». В качестве наказания служил всё тот же штраф в 40 шиллингов.
…
1651 г., на одном из заседаний лорд Эвелин выступил с речью, названной им «О всепожирающих железных и стекольных заводах».В ней он упоминал некоего углежога из города Дархема, срубившего к тому времени «уже более 20 тысяч дубов». «Если он [углежог] еще немного проживёт, – отмечал лорд, – то может оказаться, что во всей стране скоро не найдется и пары стволов на ремонт даже одной церкви».
Если мы все еще говорим о Шервудском лесе, то
http://www.bbc.co.uk/nottingham/sense_of_place/facts/sherwood_forest.shtml
// When the Domesday Book was compiled in 1086, the forest covered perhaps a quarter of Nottinghamshire in woodland and heath subject to the forest laws.
// Over 900 trees in Sherwood Forest are 600 years old or more.
// Sherwood Forest was once one of the largest of about 90 Royal forests, which at their greatest extent in the 13th Century covered around a third of England — it extended right to the walls of medieval Nottingham.
Ну и самое интересное
// Pollen records show that there has been an unbroken cover of woodland here since the end of the last Ice Age, some 10,000 years ago.
А по поводу этих речей — обычная политика. Власти какого-нибудь графства начинают смотреть сквозь пальцы на проделки промышленников, те в погоне за прибылью вырубают лес другой, в столице бьют в набат и произносят красивые речи и немного затягивают гайки.
И за сколько времени он срубил столько дубов? За 50? Может за 70? Подобные законы ну ни как не доказывают сведения лесов металлургами. Наоборот, именно такие законы уничтожение лесов и пресекли. Лес можно посадить. Ну да, посадки сразу рубить нельзя. Но и одна попаданческая печка лес сразу не уничтожит. Но на чужой территории сажать нельзя. А даже если завод принадлежит графу, так в графстве кто то где то должен и злаковые на прокорм сажать, а соседнее графство опять чужое и граф-сосед отлично может сказать, что ему вот именно эта территория нужна под крестьянское поле. Завод принадлежит короне? Олкомплит. В море лес сажать тоже нельзя.
40 лет (для удобства) по 250 человеко-дней ( праздники службы и все такое)
10000 человеко-дней.
2 дерева за человеко-день вполне себе реальная цифра — работали тогда всяко более 8 часов в сутки.
А если 4 дерева -то всего 20 лет.
Т.е. тому углежогу от 35 лет, но всяко меньше 60.
Там и подтверждение
>
«Если он [углежог] еще немного проживёт, – отмечал лорд, – то может оказаться, что во всей стране скоро не найдется и пары стволов на ремонт даже одной церкви».
>
т.е. недолго ему на тот момент осталось…
Да, при среднем расстоянии между деревьями 7 метров, 20000 деревьев это всего 100 гектаров леса!
т.е. лесной массив километр на километр!
Обратите внимание: углежог. Не дровосек. Он не только рубил, ему ещё надо было регулировать процесс пережигания. А пережечь целый дуб — это не быстро. Измельчить — тем более. А если 40 лет, то ему больше пятидесяти. И дело даже не в возрасте. Дело именно в его стаже. 20 000 дубов — это всего 500 дубов в год. Не так уж много. Сколько дубов за 40 лет вырастают?
>Сколько дубов за 40 лет вырастают?
>
Вырубил товарисщ за 40 лет 100 гектаров леса.
т.е. каждый год по два с половиной гектара.
Так вот если он на месте вырубки высаживал новый лес — вопросов нет.
А с учетом того жгли уголь на месте — то ему надобно было дополнительные площади привлекать.
Но что-то я сомневаюсь, тогда бы вопрос так не стоял.
Место вырубки действительно лет за 20-40 МОЖЕТ зарости деревьями. А может и не зарости. Там куча условий локальных.
Вон Дубровник в Хорватии — назван так из-за растущих вокруг дубов вокруг него.
Но лес свели на корабли, а новый уже не вырос.
Вот при искусственной посадке и сопровождении — да будет результат.
Собственно в итоге британцы и пришли к тому, что металлурги рубят лес только в пределах своих наделов, и сажают новый.
Вот http://www.twirpx.com/file/1034142/ в помощь 😀
Ценная книга. А то я как раз по осени желудей набрал и в горшочек посадил. 5 штук проросло. Уже высотой от 15 до 40 сантиметров. А еще вся зима впереди 🙂
Ну вот хоть какая-то практическая польза от сайта! 😀
«Людмила Гурченко любила гулять в сосновом лесу, который она посадила сама!»(с)КВН
Тинейджеры-дубосажатели… Велик и могуч русский язык 🙂
Дубосажателей надо обязательно в этот список добавить https://www.drive2.ru/b/4035225266124059199/
Честно говоря не понятно почему для дубов отдельная профессия ожидается — елки растить не сильно проще
По сравнению с дубами — сильно проще. Хвойные в большинстве своем растут и сам, и уже с первого года им особого ухода не нужно. А вот дуб — очень капризный, особенно в первые годы. Растет медленно, листочки на солнце обгорают, но тени сильной не любит. Почвы тоже не абы какие, да и куча паразитов. Очень капризное дерево, если его из желудя растить
>Там и подтверждение
>
«Если он [углежог] еще немного проживёт, – отмечал лорд, – то может оказаться, что во всей стране скоро не найдется и пары стволов на ремонт даже одной церкви».
>
т.е. недолго ему на тот момент осталось…
Про молодняк так не говорят.
Так что ограничивает объёмы выплавки на древесном угле не наличный лес, а площадь под посадки.
Что-то я так прикинул. А какие деревья тогда выращивали на лесных плантациях? По идее, всякие быстрорастущие ивы и тополя могут дать дрова уже через 4-5 лет.
Самое быстрое и с классным углем — это простая береза. Оптимально рубить в возрасте ~15 лет, по достижению 12-13 метров высоты. Дальше скорость роста замедляется.(к 50 годам ~22 метра и это практически предел) Тополь по плотности уступает березе при примерно равной высоте в возрасте 15 лет. Так что получим ствол меньшего веса. Ива растет медленнее березы и значительно более легкая. При тех же 15 годах получим совсем смешную величину.
Оно то конечно, но шведы в 80-х экспериментирую с лесопосадками на дрова ( для ТЭС!!!) выбрали иву…
Вот это не совсем понятно. Хотя ива считается так же быстрорастущим деревом, как и береза, но вероятно у нее скорость роста возрастает после 10-15 лет. (какой каламбур :-)). На сайтах по лесоводству указывается, что к 15 годам ива достигает только 6-7 метров. В то время как береза в два раза выше. Да и плотность у березы 650 кг/куб.м.(у дуба 690), а у ивы только 460 кг/куб.м. Значит уголь получится значительно более хрупким, что не есть хорошо для ТЭС. К тому же ива сильно кустится. А пережигать на уголь кустики толщиной с палец, как-то не очень. Вероятно шведы нашли какие-то дополнительные достоинства, которые перевешиваю указанные недостатки. Иначе не сделали бы такой выбор. Но я о них не знаю.
IMHO иву шведы в уголь не пережигали. там в печку идет мелко шинкованная (забыл правильный теримин) просушенная древесина. такие мелкие цилиндрики гдето в сантиметр-два диаметром.
так что тут кустящаяся ива самое то.
или такие цилиндрики же прессованные из опилок, тут вообще все равно что за дерево было (ну лучше бы не смолистое)
Хм. Логично.Спасибо
Пеллеты (pellets)
А они хоть что-то выращивали массово? Единственный мне известный случай — министр Кольбер приказал специально корабельный лес высадить. Он вот как раз, через 300 лет, и вырос.
Вот только скорость роста надо считать не по высоте дерева, а по его массе. Ива тонкая, значит объём меньше. Плотность при этом не так чтоб очень велика. При такой надо расти в сотни раз быстрей, чтоб не проиграть. Если не в десятки тысяч.
На рыбалке самые жаркие дрова — это ива, моментально котелок вскипает.
Тополь — совсем другое дело. Он при всём родстве с ивой вполне толстый. Но были ли у них тополя? У них не всё так просто с почвой.
>Тополя требовательны к богатству и аэрации почвы, однако выдерживают заболачивания.
Растёт, кстати, не 4 года, а 60. Хоть и считается быстрорастущим.
Хотя если есть потребность в древесине и возможность выращивать тополя, то ИМХО именно этим и надо заниматься.
а торф вы не рассматриваете?
сейчас есть предприятия, которые пережигают его в высококачественный уголь для пикников, с выходом в 40%
да и заготовка торфа обходится с меньшими механическими затратами
Один шахтер за смену вырубает 2.5 тонны каменного угла, один углежог в печи пережигает 2.5 тонны древесного угля за 8 дней (24 смены), норма сдачи на лесного углежога составляла 50-90 коробов в год, это 1.5-2.5 тонны угля. Вот такая была производительность этих угольных куч.
Потому и ломали голову как каменный уголь приспособить.
не дописал 🙂
Есть подозрение что производительность с торфом будет еще хуже. Он более рыхлый и грязный чем дерево.
С торфом сложно, но возможно. Проблема только в рыхлости, потому что в торфе содержится несгнившая трава, которая пружинит, а вот насчет чистоты он значительно лучше каменного угля. Его пытались прессовать его, но прессовать бесполезно, т.к. трава сжимается, а потом разжимается, отсюда и рыхлость.
Но есть два способа борьбы с этим, которые широко использовались. Первый — это высушивание, измельчение в муку и затем увлажнение и прессование брикетов, сушка. Второй — это механическая обработка влажного еще торфа, когда он прорабатывается специальными вилками на валиках для удаления травы, потом торф опять же прессовался в брикеты и сушился.
Эти брикеты так же пережигались, как и дрова, и вполне себе использовались в домнах.
Ребята можете не поверить, но даже сейчас есть страна где применяют древесный уголь для металлургии — Бразилия. Причем это не какие-то местные аборигены, а вполне современные компании и объем производства сотни тысяч тонн. Так что если спустя столько лет технология жива, значит она вполне конкуретноспособна. Что же касается попаданца, или что попаданцу надо знать об древесном угле!
1) Из чего получают
2) Способы производства
3) Для чего
Предлагаю ниже описать каждый пункт отдельно, что бы не создавать общую кашу. Хотя уверен что появятся еще и подпункты.
И так из чего же можно получить уголь? Как ни странно из любой органики. Трава, камыш, животные (каждый видел что происходит если вовремя не снять шашлык). Но ведь не даром его прозвали древесным. Это обуславливается экономикой. Ведь пережечь стог сена и получить всего пару килограмм или из одного дерева почти 100кг. И это понимали наши глупые предки, и пережигали древесину. Как ни странно они понимали и то что из разной древесины получается разный уголь (сохранилось много упоминаний об разной стоимость приемки угля на металлургические заводы). Давайте посмотрим в чем же это отличие! Ниже приложу усредненные данные выхода из основных пород (кг/м3 первые цифры древесина вторая угля).
лиственница 630=160
сосна 470=120
ель 420=105
кедр 410=100
дуб 650=160
клен 650=160
береза 600=150
осина 470=110
Объясню почему цифры приведены не тонна к тонне а через массу к объему. Подсчет деревьев в лесу ведется путем подсчета диаметра спила пенька (ведь гораздо проще измерить линейкой или рулеткой чем поднимать и взвешивать каждое дерево, а в прошлом и возможности технической нет). А уголь является сыпучей продукцией и тоже удобней учитывать его через объем. Специально привел конкретные цифры по породам, а так выделяют 3 группы.
— Марка «А» — древесный уголь, который изготовлен из древесины твердолиственных пород: береза, бук, ясень, вяз, дуб, клен. Уголь марки А считается наиболее качественным и востребованным на рынке.
— Марка «Б» — переугленная смесь твердо- и мягколиственных пород древесины; для получения древесного угля класса Б могут быть использованы осина, ольха, липа, тополь, ива.
— Марка «В» — древесный уголь, изготовлен из смеси твердо-, мягколиственных и хвойных пород древесины.
Что же касается попаданца, он же не дурак и даже прочитал это сайт и сделал для себя вывод, что ему нужен уголь марки «А». Чем же он так хорош? Ответ прост, чем выше плотность выхода угля тем он обладает большей механической и теплотворной способностями. А если предстоит не шашлыки пожарить, а выплавить немножко чугуния, то остальные две марки не конкуренты. Вернее пусть его как раз конкуренты и используют раз такие дураки (хотя я лично в этом сомневаюсь-насчет дураков). Ну вот раз все стало ясно нашему попаданцу, решил он небольшую дубраву свалить, только взял топор в руки, не успел до опушки добраться, как к нему на всем скаку служивый человек. И сообщает, что по велению нашего «царя-батюшки»(или любого другого феодала) корабельный и строевой лес рубить запрещено. Как уже не раз писалось здесь, повсеместно вводились ограничения на вырубку леса. А кто рубить будет вопреки указу, тех в острог сажать и в сибирь ссылать, там леса много пущай рубят хоть всю жизнь. Взять хоть пример Петра, хоть Елизавету английскую. Тенденция в европе была одинаковой. Стоит сказать, что все фруктовый деревья тоже прекрасно походят для производства угля. Вот наш герой и придумал дождаться ночки темной, да и пройтись по садам и огородам. Но снова оказия вышла, только первую яблоню повалил, не успел даже сучья убрать, как набежали местные жители. Да не с пустыми руками кто с палками, а кто и с дубинами. Еле ноги успел унести, ведь слышал как кто сзади предлагал и на кол посадить. Что и говорить необразованная деревенщина, не понимают совсем что стране для развития только железа и не хватает! Добежал до речки спрятался в камышах, сидит плачет, как же так ведь такое хорошее дело задумал. А тут со всех сторон не дают прогресорством заняться. Вот уже и утро, пора домой возвращаться. Идет по дороге печалиться, умаялся бедный за ночь, со страху и не заметил как несколько верст пробежал. Да и дорога не по прямой, а все петлять норовит, да по обочинам заросла так, что домов и не видно. Словно две стены вдоль, только цвет не красный кирпичный, а бело-черный. Одни стволы березовые, и действительно странно других деревьев совсем нет, редко кустарник только какой-то попадается. Очень странно. Но попаданец наш, как говорилось выше, устал страшно за ночь. Понимает что если начнет тут лес рубить, а местные снова осерчают на него, то в этот раз может и не суметь убежать. Думает дайка к старосте зайду, да сперва спрошу. Что и говорить, не даром говорится за битого двух не битых дают. Одной ночи хватило чтоб поумнеть. Добрался до нужной избы, да и прямо спросил, мол могу я чутка березок срубить, самую малость. А стараста спрашивает его, мол тебе что, дрова нужны?
— А почему сразу дрова?
— Так береза акромя дров, да веников для бани ни на что больше не годна! Ни избу из нее не поставить, ни досок не сделать, даже лаптей не сплести.
— А сколько можно спилить?
— Сколько нужно тебе столько и бери мил человек.
В миг переменилось лицо у нашего попаданца. Вот теперь то я развернусь, вот теперь то покажу вам, деревенщинам, как попаданца с дубинками гонять, запомните вы еще меня!!!
Тут как говорится и сказки конец. А вывод такой, что наличие огромного и дешевого сырья позволяет развиваться огромными темпами. Что и было продемонстрированно на урале в 18 веке.
p.s. Местами специально писал более упрощенно, чтоб люди которые не понимают в лесной тематике тоже легко могли понять.
Завтра постараюсь написать статью на второй пукт
> More than half of Brazil’s steel is produced using charcoal.
Between 2016 and 2017, Brazil’s crude steel production increased by 14 percent to 34.4 million metric tons.
? Aço Brasil’s data shows only 11% of Brazil’s crude steel output in 2020 – 31.42 million tonnes – came from integrated mills using charcoal, with 72% still utilizing coking coal
> Brazil, now the largest charcoal producer of the world, with more than 12 million metric tons in year 2002
//Однако приходится брать не только особо чистые по фосфору и сере железные руды, но и снижать содержание фосфора в древесном угле. Для этого уголь должен быть выжжен из сосновых или еловых дров. Так как в древесине сосны и ели фосфора меньше, чем в коре, то иногда уголь выжигают из обескоренных дров.
Технические требования на древесный металлургический уголь допускают в обескоренном сосновом угле не более 0,010% фосфора. а в необескоречном сосновом угле — не солее 0,012%.//
//При выплавке высококачественного чугуна, предназначенного для специальных отливок и для переработки на высококачественные сорта стали, обращается особое внимание на минимальное содержание фосфора в чугуне. Поэтому уголь для этих целей следует выжигать преимущественно из древесины сосны и ели, в которых фосфора меньше//
//В зависимости от условии места произрастания, содержание фосфора в угле, полученном из одной и той же древесной породы, значительно колеблется. Наименьшее содержание фосфора имеется в угле из древесины: а) заготовленной летом, а не весной; б) выросшей в холодном климате, на сырой почве, в редком насаждении; в) доставленной сплавом (так как часть солей фосфора при сплаве выщелачивается); г) заготовленной из деревьев большого возраста (так как в них преобладает ядро, а в ядре меньше фосфора, чем в заболони//
Древесный уголь представляет собой отличное металлургическое топливо, и на протяжении тысячелетий вся выплавка металлов осуществлялась с помощью именно этого топлива.
Однако, как ни странно, без промежуточного выжигания угля и связанных с этим затрат вполне можно обойтись, и использовать древесное топливо напрямую.
Как показали проводившиеся в XIX в эксперименты, хорошо просушенные дрова вполне заменяют древесный уголь при выплавке чугуна в домне. По мере опускания шихты в домне древесное топливо успевает полностью обуглиться. При этом, конечно, все летучие продукты пиролиза древесины будут теряться с колошниковыми газами, как, впрочем, и при обычном пережигании дерева в кучах. При улавливании же колошниковых газов, хотя это и является достаточно сложной технической проблемой, использование дров выглядит еще более привлекательным.
С тем же успехом дрова могут применяться для переплавки чугуна в вагранках.
При сжигании же в отражательных печах хорошо просушенные дрова дают возможность получать температуры до 1300 градусов, что вполне достаточно для самых разных процессов (пудлингование, разогрев поковок, выплавка цветных металлов из руд и т.д.).
Таким образом, если не принимать в расчет логистические проблемы, выжигание угля из древесного топлива может оказаться вовсе ненужной операцией, отказ от которой сильно уменьшит трудовые затраты на выплпвку металла.
//DRIED WOOD FOR BLAST-FURNACE FUEL. By MARTIN MOSCHITZ, Royal Hungarian Counsellor of Mines. Condensed and translated from «Oestr. Zeitschrift.»
For a number of years it was intended to try, on a large scale, the use of dried wood in the place of charcoal in the blast-furnaces at Rhonitz, in Hungary. In 1862, all the necessary preparatory arrangements were completed, and the gradual replacement of 3, 5, 10, 15, etc., per cent of charcoal by dried wood then began. This had to be done very slowly and carefully, as the local circumstances did not allow of any interruption or disturbance of the regular working order. From this reason the increase of the percentage of wood had sometimes to be stopped entirely for long periods. However, these experiments were so successful that, from the beginning of the year 1866, the two blast-furnaces at Rhonitz have been running exclusively with wood, a result more favorable than was or could have been expected from the start. In the period from 1862 to 1868, the furnace No. 1 was running during 331, the furnace No. 2 during 231 weeks, the fuel used being partly charcoal alone, partly charcoal and wood mixed, partly wood alone.
….
It is to be seen, from this statement, that by using wood instead of charcoal a saving of fuel is effected, amounting to (195.09 less 159.82) = 35.27 lbs. or 5.71 cubic ft. of charcoal, or 5.93 massive cubic ft. of wood, on 100 lbs. of iron produced. This is an actual saving of 18 per cent of fuel.//
//Дрова крепких пород нормальной влажности также могут быть применены при ваграночной плавке. Для замены 1 кг каменноугольного кокса требуется около 2,5 кг дров. Серы дрова не содержат. Непременным условием применения дров является заготовка их в виде чурок размером приблизительно 40 х 50 х 60 мм (наподобие чурок, применяемых для автомобильных газогенераторов).//
А как сделать графитовый электрод? Почему применяют пековый кокс и смолу? Можно ли сделать графит из древесного угля? Что будет если спресовать древесный уголь и нагреть его до 1000 градусов.
>>А как сделать графитовый электрод?>>
Смотря для чего электрод нужен — в большинстве случаев именно графит не принципиален, иногда же нужен именно не графит http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/steklouglerod/. Часто пользовались ретортным углем, который по электропроводности не сильно хуже графита, или прокаленной массой угольного (из ретортного угля, или коксового) порошка и связующего (смолы, пека, фенольных смол).
>>Почему применяют пековый кокс и смолу?>>
Потому что это самое чистое (по содержанию золы) и при этом дешевое сырье (сахарный уголь, например, еще лучше, но сильно дороже). Смолой припитывают, чтобы уменьшить пористость, при последующем пиролизе эта смола даст 50-65% кокса. Но чтобы получить именно графит, нужно в итоге нагреть до очень высокой температуры, более 2000 градусов, и выдержать определенное время. Все, что может улететь, при этом улетает, а углерод переходит в графит как самую стабильную форму. Обычно используется электрический нагрев при прохождении тока через сам обрабатываемый материал, в конце XIX в первый подобный способ предложил Ачесон.
>>Что будет если спресовать древесный уголь и нагреть его до 1000 градусов>>
Получится просто более плотный уголь с меньшим количеством остаточных летучих веществ.
Спасибо! Исчерпывающие. Графит за 2000 градусов это конечно для меня слишком. А в электропечах в металургии какие используют? Просто электпроводный будет уже за счастье. На видео видел как стершни после экструдера в печах прогревали в ямах, там газом топили и на термометрах было 750C. Подвода электричества не заметил. Из чистого угля и 1000 градусов должен получиться электрод с относительно низким сопротивлением для электропечей?
>>А в электропечах в металургии какие используют? >>
Дак собственно такие и используют. Порошок угля (кокс нефтяной, пековый, пиролитический, природный графит, сажа, даже антрацит, если очень чистый) со связующим сильно спрессовывают и обжигают с несколькими ступенями нагрева. Чтобы хорошую проводимость получить, нужно выше 1000 греть — чем выше, тем лучше. Графитизация опциональна, снимает сопротивление в несколько раз и повышает устойчивость электродов, и практически все примеси при этом просто испаряются.
Иногда же вообще, как в случае выплавки алюминия, сверху подгружают смось кокса со смолой/пеком — по мере опускания электрода в ванну он заодно и спекается.
>>Из чистого угля и 1000 градусов должен получиться электрод с относительно низким сопротивлением для электропечей>>
Если подходящее связующее добавить, то и из древесного угля должно получиться. Только, возможно, придется несколько раз пропитывать и прокаливать.
//Другой электрод, часто подвижный, имеет форму цилиндра или бруска; такие электроды делают из угольной массы, в состав которой входят: антрацит, сажа, графит, смола и др. Материалы для приготовления электродов выбирают очень тщательно и обращают большое внимание на их чистоту. Материал (антрацит, газовый уголь, ретортный кокс) измельчается в особых дробильных аппаратах и смешивается со связывающим веществом, обыкновенно газовой смолой, в таком отношении: антрацита — 82½ части, сажи — 3½ части и смолы — 14 частей. Иногда часть антрацита заменяют остатками от электродов, браком или мелочью. Если требуется приготовить электроды, отличающиеся высокой электропроводностью, то в массу прибавляют графита: 60 % антрацита, 15 % кузнечного угля, 5 % графита и 20 % смолы. Для особенно прочных и твердых сортов берут вместо антрацита ретортный кокс: кокса — 59 %, сажи — 14 % и смолы — 27%. Массу тщательно перемешивают и подвергают предварительному прессованию в небольших прессах, приводимых в действие каким-нибудь двигателем, а полученные таким образом брикеты подвергают более сильному давлению в больших прессах (сист. Schiff, Braun и др.). Давление в них достигает до 400 атмосфер. После прессования угли нагревают до высокой температуры (чтобы удалить все летучие вещества и превратить их отчасти в кокс) в печах, для чего их помещают в особые тигли из огнеупорного материала; пространство между стенками тигля и электродов тщательно заполняют мелким ретортным коксом. В печах угли нагреваются постепенно (1½ — 3 дня) до темп. в 1400° и держатся на сильном жаре 1— 2 дня и затем остывают в течение 4 — 6 дней. В последнее время предложено накаливать электроды электрическим током, причем уголь почти нацело переходит в графит, и такие электроды получают название графитированных. Графитирование электродов по способу Acheson’a производится таким образом: электроды группами помещаются в печь, сложенную из огнеупорных кирпичей и открытую сверху (см. фиг. 8). Печь имеет длину 9 м и ширину, в зависимости от электродов, — 1,5—2 м. В короткие стенки печи вставляют электроды C1 и С2, соединяющиеся с зажимом динамо-машины. На дно печи насыпают слой карборунда толщиной 2,5 см, поверх него кокосовую мелочь, затем кладут электроды, пересыпанные угольным порошком, и сверху все засыпается смесью кокса с песком. Через печь пропускают сначала ток напряжением в 210 вольт и силой 1400 ампер, через 5—6 часов сопротивление падает, и работу заканчивают через 24 часа током 9000 ампер при 60 вольтах. Печь графитирует в сутки от 3—5 тонн электродов. Графитовые электроды обладают втрое меньшим сопротивлением, чем угольные, и противостоят действию газов (Cl и др.) гораздо лучше.//
//Терра прета (от португальского — terra preta, terra preta do indio — чёрная земля, чёрная земля индейцев) — искусственные (антропогенные) почвы на основе низкотемпературного активированного древесного угля. Открыты археологами в бассейне Амазонки (Бразилия) (Terra preta do indio) и в других регионах земного шара.
…
Орельяна сообщает и о терра прета, как источнике благосостояния в Амазонии.[5], [6] В XIX в. территории с терра прета (Terra preta do indio) были переоткрыты португальцами. Они были малозаселены, местные жители вели примитивное земледелие. Плодородная почва, толщина которой доходила до 2 м вывозилась в густонаселенные районы Атлантического побережья Бразилии, был налажен экспорт терра прета. Археологические исследования Terra preta do indio не только подтвердили гипотезу искусственного возникновения плодородной почвы в бассейне Амазонки, ученые-археологи и почвоведы сумели также восстановить способ производства терра прета. Из гигантских древесных стволов в закрытых ямах выжигался древесный уголь (био-уголь), обладавший высокой пористостью — один объем древесноугольной крошки впитывает в себя до 3-4 объемов воды. В огромных (до 2 м в высоту) помещенных в землю керамических сосудах остатки жизнедеятельности человека и животных (не только фекалии но и кадавры) пересыпались древесно-угольной крошкой (до 10 % по объему) и обломками керамики. Без доступа воздуха биомасса силосовалась в течение года. Через год содержимое сосудов, заквашенное микроорганизмами переносилось еще на один год на открытый воздух. Кучи полученного силоса заселялись дождевыми червями, которые превращали биомассу в готовое органическое удобрение. Для сравнения приведем способ производства терра прета славянским племенем вендов (полабские славяне), которые жили в X-XII вв. на правом берегу нижней Эльбы.[7] Венды выжигали древесный уголь из хвороста в относительно небольших (до 3 м в диаметре) и неглубоких открытых конусообразных ямах. Силосование органических отходов земледелия и рыболовства, перемешанных с древесно-угольной крошкой и обломками керамики производилось в ямах под слоем земли. Таким же образом компостируют органику некоторые реликтовые этносы в современной Африке.
…
Широкомасштабный полевой эксперимент, целью которого является ускоренное (2-3 года) почвообразование по методу терра прета на песчаных пустошах, проводится в Вендланде (Нижняя Саксония, ФРГ).//