Формирование кучи

Крупные сучковатые поленья, которые невозможно было расколоть, ставили в центр кучи, где процесс шёл интенсивнее и дольше. Ближе к центру также клали самые сухие и смолистые поленья, поскольку разжигание кучи производилось от центра.

Поленья ставили по возможности вертикально (при этом качество угля было выше), однако небольшой наклон был необходим для удерживания покрышки кучи. В двух нижних ярусах кучи поленья ставили толстой частью вверх, а выше – толстой частью вниз. При этом поленья ориентировали так, чтобы их сердцевина была обращена к центру кучи. Эти условия были необходимы для уменьшения пустого пространства между поленьями, а последнее – также для ускорения процесса. Нежелательно было смешивать плотные и мягкие породы дерева, поскольку скорости их обугливания существенно различаются. Если все же приходилось добавлять твёрдое дереву к мягкому или наоборот, то твёрдое клали ближе к центру. Диаметр кучи составлял от 3 до 15 м, в основном использовались кучи диаметром 6…9 м, высота составляла от трети до половины диаметра. В зависимости от длины поленьев, они складывались в 3–4 яруса. Небольшие кучи было легче обслуживать, однако потери древесины в них были больше.

Кучи для промышленного выжига угля из руководства по металлургии XIX в.

Существовало несколько способов укладывания дров в кучу (они использовались в разных регионах):

• валлонский (Бельгия) способ – в этом случае в центре ставили три жерди, которые после распорки и перевязки образовывали «трубу». Вокруг неё укладывали хорошо просушенные дрова, щепки и головни от предыдущих операций углежжения, чтобы обеспечить быстрое разжигание. Далее вокруг концентрическими окружностями почти вертикально устанавливались поленья, причём наклон постепенно увеличивался для удерживания покрышки. Для удерживания купола (головы) кучи верхний ряд поленьев клали плашмя, ориентируя их по радиусу. Если куча была большого размера, та в средний ярус клали самые толстые поленья, поскольку температура там выше; если куча была маленькая, то она состояла из одного яруса;

Куча для выжига угля валлонского типа

• итальянский способ – отличался от валлонского тем, что верхний ярус состоял из коротких поленьев, расположенных наклонно. Кроме того, куча при этом способе обычно располагалась на деревянном настиле;
• тирольский (Австрия) способ – в этом случае брёвна настила располагались не радиально, а по касательной и размещались на лежаках из радиально расположенных брёвен. Разжигание производилось не через трубу, а через специально устроенный канал в настиле (располагался с наветренной стороны). Характерной особенностью этого способа также является «ось», составляемая из поленьев разной толщины.

Структура кучи (сверху) и настила (снизу) для выжига угля тирольского типа

• суксунский (Россия) способ – схож с тирольским, однако ось в этом случае была не составной, а цельной.
• уральский, или славянский (Россия) способ – в этом случае настил не использовался, а труба сооружалась не из кольев, а из дров, сложенных «клеткой». В подошве кучи располагался горизонтальный зажигательный канал.

После сложения кучи необходимо было выровнять её поверхность, заделав все щели и промежутки между поленьями, для чего использовали щепу, угольную мелочь и прочий древесный мусор. На Урале для этой цели также использовали «хвою» – мелкие ветки, в большом количестве образующиеся при заготовке дров, и хворост, производя, таким образом, очистку леса и снижая риск возникновения лесных пожаров. Затем производили операцию дернения, т.е. обкладывали поверхность кучи обращённым внутрь дёрном, а поверх укладывали второй слой покрышки – трамбованную землю. В голове кучи толщину покрышки увеличивали.

Обкладка кучи дёрном. Dean Heritage Museum. Фото Karen L. Davies. 2009 г.

При тирольском и итальянском способах вместо дёрна и земли для покрышки использовали увлажнённый угольный мусор от предыдущих операций углежжения. Для предотвращения осыпания покрышки использовали подпорки различной конструкции. Если место или сезон были ветреными, то с подветренной стороны ставился забор.

Операции разжигания, регулирования горения и разгребания угольной кучи. Гравюра из «Энциклопедии» Дидро и Д’Аламбера 

Разжигание кучи производили на рассвете – это давало возможность в течение всего дня контролировать процесс и вносить коррективы, если что-то пойдёт не так. Если использовалась куча с трубой, для разжигания в неё бросали раскалённые угли, а после того как дрова разгорались, полностью заполняли холодным углем. Аналогичным образом разжигали и кучу с каналом у основания, только в этом случае горящий материал помещали в центр кучи с помощью длинного шеста. Иногда разжигание производили не от центра, а «с головы» кучи, для чего использовалась короткая труба. Разница состояла в том, что при обугливании от центра образовавшийся там уголь измельчался вышележащей массой и окислялся, однако процесс в этом случае шёл быстрее. При разжигании же с головы угар меньше, зато процесс шёл дольше.