Переработка торфа в синтетическое топливо. Способ переработки торфа для получения удобрения

Реферат

Выполнил: Студент 2 курса группы НГ 10-11 Трашков Иван

Красноярск 2012г.

Торф (нем. Torf) - горючее полезное ископаемое; образовано скоплением остатков растений, подвергшихся неполному разложению в условиях болот. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Слой торфа в болотах не менее 30 см, (если меньше, то это заболоченные земли).

Содержит 50-60 % углерода. Теплота сгорания (максимальная) 24 МДж/кг. Используется комплексно как топливо, удобрение, теплоизоляционный материал и др.

По разным оценкам в мире от 250 до 500 млрд т. торфа (в пересчете на 40 % влажность)

По оценкам канадской Peat Resources (2010 год), на первом в мире месте по запасам торфа (170 млрд т) - Канада, на втором - Россия (150 млрд т).

Из верхового, реже из низинного разложившегося торфа заготавливаются торфяная земля и торфяной перегной используемые в садоводстве и декоративном цветоводстве.

Торф улучшает плодородие земли. Для употребления в качестве компонента почвенных смесей для комнатных и оранжерейных растений дернины торфа выветривают в низких и широких кучах три года, поскольку в свежевыкопанных торфяных дернинах имеются вредные для большинства растений вещества (кислоты). Для ускорения выветривания и вымывания кислот производят регулярное перелопачивание. Почвенные смеси на основе торфа характеризуются значительной влагоемкостью. В смеси с песком торфяная земля применяется для посевов мелких семян и в качестве основного компонента при приготовлении земляных смесей для многих растений защищенного грунта.

Зольность Торфа по вместимости золы делят на:

малозольный (менее 5 %),

среднезольный (5-10 %) и

высокозольный (более 10 %).

Зольность определяется озолением пробы топлива в муфельной печи и прокаливанием зольного остатка при температуре 800-830oC.

В качестве топлива торф применяется в трех видах:

Фрезерный (измельченный) торф в виде россыпи для сжигания во взвешенном состоянии.

Полубрикет (кусковой) торф, малой степени прессования, производимый непосредственно на торфяной залежи.

Торфяной брикет, высококалорийный продукт большой степени прессования на технологическом оборудовании, заменяет каменный уголь. Одна тонна торфобрикетов заменяет 1,6 тонны бурого угля.

Зачастую добыча торфа экономически целесообразнее добычи угля, так как она осуществляется с меньшими затратами, в частности из-за открытого способа разработок сырья, залегающего непосредственно у поверхности. Наибольшее развитие торфяная промышленность получила в 50-80-е годы XX ст.

В СССР был создан Всесоюзный научно-исследовательский институт торфяной промышленности (ВНИИТП), который вёл разработки различных видов топлив из торфа. Работы по получению торфяного кокса вёл к. т. н. Александр Михлин. По его расчётам, из 5,3 тонны торфа можно получить тонну качественного кокса, аналогичного древесному углю.

В настоящее время освоенные запасы в значительной степени выработаны, масштабы добычи небольшие, не покрывающие запросов крупных потребителей. Также и развитие сети газопроводов, благоустройство населённых пунктов и уменьшение потребностей населения в твёрдом топливе, перевод ТЭЦ и тепловых электростанций на более дешёвый газ и доступные в промышленных масштабах уголь и мазут, во многом обусловили снижение спроса на торф как топливо.

Однако в последнее время на фоне растущих в России цен на энергоносители (природный газ), наблюдается возрастание интереса к использованию торфа в качестве топлива, в частности, к его опосредованному использованию - используется не сам торф, а синтетические продукты его переработки, что является более экологичным и выгодным процессом.

2-ступенчатая безотходная переработка торфа.

Согласно предложенному способу безотходной переработки торфа путем двухступенчатого нагрева с возможностью получения газообразной и твердой составляющих на первой ступени торф высушивают до влажности не более 15% путем его порционной подачи по 350-1050 г/сек и нагрева до температуры 120±5°С. Образовавшийся пар и топочные газы очищают и отводят для использования в муниципальных энергетических системах, на второй стадии твердый остаток резко нагревают до температуры 520-530°С без доступа кислорода в течение 1-6 сек, пиролизный газ поступает в систему конденсациии для получения жидкого пиролизного топлива. Твердое углистое вещество из реактора после охлаждения (до температуры 40°С) направляется для дальнейшего использования как замена калийных удобрений или полукокс для применения в металлургии.

Биома́сса (биоматерия) - совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе в момент наблюдения.

Среди наземных животных организмов наибольшую по массе часть составляют насекомые, членистоногие и подобные им, обеспечивающие существование растительных организмов. (Более 80-ти процентов сухопутной биомассы).

Человечество, как часть млекопитающих, представляет собой менее 1-го кубического километра, что составляет одну пренебрежимо малую, несоизмеримую со всей биомассой, часть всей биомассы Земли.

Способы переработки биомассы.

В зависимости от влажности биомасса перерабатывается термохимическими или биологическими способами. Биомасса с низкой влажностью (сельскохозяйственные и городские твердые отходы) перерабатываются термохимическими процессами: прямым сжиганием, газификацией, пиролизом, ожижением, гидролизом. В результате получают водяной пар, электроэнергию, топливный газ, водород, метанол, жидкое топливо, газ, древесный уголь, глюкозу. Биомасса с высокой влажностью (сточные воды, бытовые отходы, продукты гидролиза органических остатков) перерабатываются биологическими процессами: анаэробная переработка, этанольная ферментация, ацетонобутанольная ферментация. В результате этих процессов получают биогаз, СН4, СО, органические кислоты, этанол, ацетон, бутанол.

Прямое сжигание является одним из самых широко применяемых методов переработки биомассы (древесины и древесных отходов, соломы, городских твердых отходов и др.). Топливо, вырабатываемое из городских твердых отходов, используют в сочетании с углем на небольших электростанциях.

Газификация древесины и другого лигноцеллюлозного сырья в течение многих лет является одним из основных методов производства низкокалорийного топливного газа. Топливный газ может быть непосредственно использован в котельных, обжигательных печах и разного вида топках, а после охлаждения, очистки и осушки - в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания. Основными преимуществами превращения биомассы методом термохимической газификации являются высокие эффективность и скорость превращения. К недостаткам процесса относится возможность переработки сырья только с низким содержанием влаги, а также высокие температура и давление, сложные техническое оформление и управление процессом.

Один из методов переработки целлюлозной биомассы (например, соломы) - гидролиз минеральными кислотами с образованием глюкозы и ксилозы, которые в дальнейшем могут быть подвергнуты ферментации в целях производства различных органических химикатов, включая этанол, кислоты, бутанол и ацетон. С точки зрения получения заменителей жидкого и газообразного ископаемого топлива наибольший интерес представляет технология переработки биомассы с образованием в качестве конечных продуктов этанола, метанола, синтетического природного газа и биогаза.

Из биологических методов превращения биомассы наибольшее распространение получают анаэробная переработка и этанольная ферментация. В процессе анаэробной переработки или перегнивання (метановая ферментация) органические вещества разлагаются до СО2 и CH4 Возможность получения высококалорийного, топливного газа СН4 путем биохимической переработки биомассы, частности экскрементов крупного рогатого скота, реализована сравнительно недавно. Процесс анаэробной переработки органических отходов происходит в отсутствии кислорода с участием различных групп бактерий.

Одним из способов переработки биомассы является ацетонобутанольная ферментация, в результате которой под действием микроорганизма образуется уксусная и масляная кислота, этанол, бутанол, ацетон, изопропанол, а также диоксид углерода и водород.

На сегодняшний день Россия занимает одно из лидирующих мест в области добычи полезных ископаемых. Первое место, конечно же, занимают нефть и природный газ. В России существуют такие главные виды добычи минералов, как:

• Добыча природного газа
• Добыча нефти
• Добыча угля
• Добыча урана
• Добыча сланца
• Добыча торфяная

Как известно, добыча полезных ископаемых представляет собой достаточно тяжелый процесс, при котором необходимо достать из-под земли газообразные, твердые или жидкие ископаемые. Именно такая добыча охватывает первый экономический спектр. Главными задачами самой добычи являются: найти месторождение какого-либо полезного ископаемого, после чего его вынимают из недр Земли и затем доставляют на место переработки.

Однако, хотелось бы уделить значительное внимание торфяной промышленности, которая на сегодняшний день претерпевает дефицит.

Групповой химический состав органической части различных типов торфа

Торфяная промышленность представляет собой категорию промышленности, которая обеспечивает страну топливом, а также удобрениями. Сегодня, торф, используют в сельском хозяйстве, на химических предприятиях, электростанциях.

Так что же собой представляет торф? Торф имеет характерный бурый цвет. Он образовывается в течении долгого времени из практически разложившихся остатков растений, в основном мхов. Месторождениями торфа являются болота и водоемы, которые почти заросли. В России, территории с наличием торфа располагаются в лесах. По сути, торф состоит из 60% углерода, что делает его важнейшим биоматериалом, т.к. он имеет достаточно высокую теплоту сгорания. Из торфа также делают различные теплоизоляционные средства, например, плиты.

Напомним, что в 2010 году в России произошел страшный пожар, связанный с возгоранием торфяных территорий, в результате чего пострадали леса. После инцидента, стало очевидно, что торфяная промышленность будет еще долго восстанавливаться.

Сейчас во всем мире получают приблизительно 25 млн. тонн торфа. В 1985 году добыча торфа достигла апогея, а именно за год было получено 380 млн. тонн. Однако, начиная с 90-х годов, уровень добычи минерала значительно упал до 29 млн. тонн.

Торфяная промышленность стала зарождаться еще в XII-XIII вв. Первыми странами по его добычи и применении стали Шотландия и Голландия. А начиная уже с XVI в. добыча торфа стала развиваться в Германии, Франции и Швеции. Россия немного отставала от европейских стран, ведь впервые добываться минерал стал в 1700 году, когда под руководством Петра I под Воронежем, впервые, нашли залежи торфа. Спустя 3 года залежи обнаружили и под Азовом. Намного позже, к концу XVIII в. торфоразработки начались вблизи Санкт-Петербурга и в Смоленской области. Практически до XX в. добыча нефти велась примитивным путем, т.е. с помощью самого простого оборудования: формовочные рамы, устройства для измельчения торфа и различные черпательные приборы. В основном, добывали формованный и резной торф. До места переработки, торф увозили на лошадях, а также водными путями, через каналы и реки. Во времена помещиков, в губерниях создавались различные комитеты и школы, где изучали способы добычи и переработки торфа. Конец XIX в. ознаменовал переход к добыванию полезных ископаемых фабрично-заводским путем, благодаря чему полезные ископаемые добывались уже усовершенствованным оборудованием.

Как ни странно, с начала XX в. Россия стала опережать европейские страны в технологиях по добычи торфа, а также по количеству. В Московской области было образовано примерно 40 торфоразработок. Именно в России в 1913 году построили первую во всем мире электростанцию, которая перерабатывала торф в топливо. Инженеры В. Кирпичников и Р. Классон разработали схему добычи торфа гидравлическим путем. В 1914 благодаря такому способу, России удалось построить индустриальные предприятия по переработке торфа. Уже в 20-х годах в эксплуатацию начали вводиться экскаваторы, что гораздо упростило добычу всех полезных ископаемых. Из Урала стали поставлять торф на предприятия тяжелой индустрии, на которых использовали торфяной газ в качестве технологического топлива. В конце 20-х годов создаются целые научные центры и институты торфяной промышленности. В 1988 году добыча торфа превысила показатели за все предыдущие года. В сравнении с 1914 годом, она возросла в 93 раза.

На сегодняшний день, предприятия, специализирующиеся по переработке торфа сочетаются в целые комплексы. Например, в смоленской области есть предприятие «Смоленксторф», оно добывает около 100 000 тонн фрезерного торфа, перерабатывая его в энергетическое сырье, около 280 000 тонн добываются для сельскохозяйственных целей и т.д.

Подробно о способах и видах добычи торфа

Как упоминалось ранее, большее количество месторождений торфа находятся на поверхности. Торф добывают лишь по двум главным схемам:

• с поверхности земли (вырезание верхнего слоя почвы)
• из карьеров (с помощью экскаваторов)

Существует всего 5 видов торфа:

• фрезерный (отрезной)
• гидроскреперный
• гидроторф
• кусковой
• багерный

Фрезерный торф - один из самых распространенных видов. Он добывается на глубине всего 2 см благодаря трактору, который разрыхляет почву, измельчает торф и превращает его в мелкую крошку. Затем торф высыхает на солнце, собирается в валки, и затем разрыхляется еще один слой. После каждого такого процесса, торф добывается на одном и том же месте еще 5 - 6 раз. Собранный торф доставляют на специальную площадку и там собирают в отдельные бурты. Подходящим сезоном для добычи такого торфа является летний период, когда возможно природная сушка минерала. Фрезерный способ применяется также для получения кускового торфа.

Кусковой торф получают экскаваторным путем. Каждый такой кусок торфа весит не менее 500 г. Данный способ добычи практически не отличается от предыдущего способа, но единственное отличие заключается в том, что он нуждается в погодных условиях. Кусковой торф можно добывать в любое время года. Такой торф добывают из глубины 50 см с помощью специального диска с цилиндром, в котором прессуется торф.

Гидроторф получают гидравлическим путем, который впервые был предложен в 1914 году, как это упоминалось ранее.

Резной торф добывают из торфяных кирпичей ручным способом, иногда машинно-формовочным.

Что касается транспортировка торфа с мест добычи, то она проводится после окончательного высушивание торфа и вывозится железнодорожным узкоколейным путем. Для сельскохозяйственных целей, торф транспортируется автотранспортным путем.

Торф в сельском хозяйстве

Торф полезен человечеству не только в качестве топлива, но и в сельскохозяйственных масштабах. Торф является отличным удобрением, при этом хорошим для данной сферы торфом является тот, что разложился на 40 %. Он добывается из болот и заросших водоемов. Торф, разложившийся всего на 25%, отлично подходит в качестве подстилки для животных. Перед эксплуатацией торф обычно хорошо проветривают, но не высушивают до предела. Иногда его специально замораживают, чтобы потом он легче размельчался и распределялся по участкам, которые следует удобрить. Т.к. торф содержит слишком малое количество фосфора и калия, необходимо добавлять к нему навоз, суперфосфат и немного хлористого калия.

Торф благоприятствует плодородию почвы, улучшает ее структуру. В связи с тем, что в торфе практически не содержатся микро и макроэлементы, он богат на полезные кислоты, которые стимулируют рост и развитие. Он хорошо для почвы любого вида, потому что имеет газопоглотительное преимущество. Фактически. Торф можно разделить на два вида: Легкий и тяжелый. Легкий имеет степень разложения в 15 %, а тяжелый аж 40% и выше. В сельском хозяйстве торф хорошо способствует обеспечению долгого сохранения влаги, а также кислородному обмену.

Торфяная промышленность сегодня

Ресурсы торфа охватывают около 400 млн. гектаров, однако в эксплуатацию введено лишь около 300 млн. гектаров. Добычей торфа занимается всего 23 стран мира. Лидирующими из них являются России, в которой сосредоточено около 150 млн. гектаров и Канада, где торфяные угодия составляют 110 млн. гектаров. Торф - возобновляемый ресурс и его образуется гораздо больше, чем затрачивается. Мировой запас торфа сосредоточен в России, ведь там содержится 60% ресурсов. Но по добыче, Россия стоит на четвертом месте, ее опережает Канада, Финляндия и Ирландия.

На топливо тратится всего лишь 30% мирового запаса торфа, остальные 70% применяются для садоводства и сельского хозяйства. Верхний торфяной слой обладает подходящими свойствами для животноводства, цветоводства, растениеводства и овощеводства в тепличных условиях. Торф играет важную роль на мировом рынке, особенно растительный торф, который больше всего экспортируется.

В Тверской области сосредоточено самое крупное месторождение торфа - 21%. Благодаря этому, Тверская область полностью обеспечивается энергией и плодородием почв. ОАО «Тверьторф» выпускает самое большое количество торфяной продукции по всей России. В 90-х годах, добыча минерала значительно упала. В связи с кризисом, оборудование перестало обновляться, мощность предприятий, специализированных на торфах также уменьшилась. Сегодня показатели добычи стараются возобновить, однако процесс требует значительного финансирования и больше рабочей силы.

Главнейшей проблемой, связанной с торфяной промышленностью, является разработка нормативно-правовой и законодательной базы. Существуют некие противоречия в правовом статусе торфяных залежей, в котором не хватает четкости применения кредитов, предоставленных налоговой службой. Также заметны недочеты в расчетах платежей и налогах на земельный участок. Поэтому сегодня торфяная промышленность претерпевает серьезный застой.

Российское правительство поставило цель до 2030 года увеличить уровень добычи и переработки торфа для улучшения коммунально-бытовых, смежных и сельскохозяйственных условий. Первым необходимым критерием является усовершенствовать промышленную базу, т.е. разработать новое оборудование, только тогда торф смогут эффективно применять на электростанциях, специализирующихся на теплоснабжении. В будущем, из-за своих полезных свойств, торф смогут применять в медицине. Торфяной экстракт обогащен минералами, поэтому его свойства отлично подходят к человеческому организму, особенно лечебно воздействует на кожу и подкожные ткани. К 2030 году будет предусмотрено восстановление торфяной базы, постройка котельных и тепловых электростанций в дальних регионах, главным ресурсом которых станет торф.

Любая почва со временем истощается, поэтому необходимо её удобрять, иначе выращивание на ней разнообразных культурных растений становится процессом затруднительным, а порой даже невозможным. Чаще всего огородники в роли подкормки для улучшения качественных показателей состояния почвы используют органические удобрения.

Одним из таких удобрений является торф, который образуется из частиц болотных отмерших и перегнивших растений. Как полезное ископаемое он добывается в руслах рек, болотах или других водоёмах. С древних времён этот вид сырья используется в сельском хозяйстве, а также во многих других сферах деятельности человека.

Образование торфа в природе

Торф – горючее природное полезное ископаемое растительного происхождения. По внешнему виду этот материал представляет собой массу тёмно-коричневого или чёрного цвета плотного состава, состоящую из частично разложившихся под действием воздуха остатков болотных растений, смешанных с земельным грунтом.

Наличие высокой влажности и отсутствие кислорода препятствует разложению болотной растительности. Считается, что залежи сырья являются первой стадией образования каменного угля. Как полезное ископаемое он образуется на границах водораздела, в долинах рек и чаще всего на торфяных болотах. Там же и происходит его накопление на протяжении многих тысячелетий.

Залегание ископаемого может происходить на небольших (до десяти метров) глубинах либо на поверхности почвы, что очень упрощает его добычу.

По оценкам мировых учёных, торфяники занимают почти 3% поверхности суши земли, а залежи их могут насчитывать от 250 до 500 миллиардов тонн.

Виды и характеристики материала

В зависимости от условий происхождения и произрастания растений, а также характера их накопления, образующих ценный природный материал, сырьё условно делят на три типа:

Каждый торфяной тип в свою очередь делится на следующие подтипы, которые обусловлены видом растений, служащих основным составом:

• Топяной.
• Лесотопяной.
• Лесной.

А также можно выделить шесть групп сырья, из которого может получаться торф:

В сельскохозяйственной деятельности условно этот природный материал разделяют на две группы: тяжёлый (тёмный), лёгкий (светлый).

Для того чтобы досконально разобраться с природными особенностями этого полезного ископаемого продукта, необходимо ознакомиться с его составом и свойствами. Основными составными компонентами является:

• Гумус (частично разложившиеся органические продукты).
• Вода.
• Минеральные вещества.

В состав его входит:

• Водород – 5%.
• Кислород – 2–3%.
• Углерод – 40–60%.
• Фосфор, сера, калий в незначительном количестве.

Структура, свойства и внешний вид этого природного ископаемого способны изменяться по мере разложения веществ, входящих в его состав. Так, изменение цвета продукта может происходить от светло-жёлтого окраса до чёрного оттенка. В зависимости от степени разложения также изменяется и структура материала - она может быть аморфной либо волокнообразной. Изменяется и пористость ископаемого.

С увеличением разложения в составе торфа становится большее количество остатка, который не поддаётся гидролизу, а также увеличивается процентное содержание гуминовых кислот, при этом уменьшается содержание легко гидролизуемых и водорастворимых веществ.

Основной особенностью материала считается способность к накоплению продуктов фотосинтеза и углерода. Добавление торфа в состав почвы улучшает её влаго- и воздухопроницаемость, а также питательный и микробиологический состав. Кроме того, продукты торфа способны ослаблять действие пестицидов в почве, оздоровлять её, снижая уровень нитратов.

Метод определения величины разложения

Качественные показатели оцениваются по следующим критериям: влажность, зольность, теплота сгорания и величина разложения.

Чтобы правильно провести подкормку почвы на участке, в первую очередь необходимо знать степень разложения торфяного состава. Простейшим способом определения величины может воспользоваться любой владелец огородного участка. Для этого нужно горстью торфа, зажатой в кулаке, провести по листку белой бумаги.

Если:

Применение торфа

В настоящее время с развитием науки и техники появляется широкая возможность рационального использования этого природного ископаемого во многих сферах народного хозяйства.

Топливо

В качестве топлива торфяная смесь используется главным образом на электрических станциях. Теплота сгорания продукта, его зольность и влажность считаются основными качественными показателями при использовании.

Количество теплоты, выделяемой при сгорании торфяных продуктов, а также их размер зольности, целиком зависят от природы возникновения торфа. Влажность топлива из торфа образуется под влиянием природных особенностей материала и технологического характера его производства. Именно от качества технологического оборудования, на котором изготавливается топливный материал, и соблюдения процесса его изготовления в основном и зависят показатели теплоты сгорания торфа.

Торфяная естественная зольность имеет огромные колебания. Максимальная зольность, которая допускается для отопительного торфа, допустима до 23%. А рабочий показатель влажности торфа приближается к 40%.

Брикеты

Брикет – это вид бытового облагороженного топлива. Брикет изготавливается из торфяной фрезерной крошки, которая имеет влажность не выше 15%, путём уплотнения торфа на специальном прессовочном оборудовании.

Для проведения операции по брикетированию к фрезерному торфу предъявляются следующие требования: разложение материала должно быть более 20% при использовании торфов верхового типа, а для низинного типа этот показатель не должен быть ниже 15%, зольность торфа для брикета не ниже 20%.

Для производства брикетного топлива лучшим сырьём считается торф типа низинного и подтипа – лесотопяного или лесного. Из верхового типа лучше использовать сосновый торф.

Газификация

Газификацией считается непрерывный процесс превращения твёрдого топлива на основе торфа в газообразное состояние. Это превращение осуществляется в специальных газогенераторах путём взаимодействия разогретого до раскалённого состояния торфа с кислородом, водяного пара или их совмещённого состава. Получившийся таким способом газогенераторный газ характеризуется низким содержанием сернистых активных соединений.

Для газификации в основном употребляется торф твёрдой кусковой формы с влажностью не более 45%, степенью разложения более 20% и уровнем зольности менее 12%.

Коксование

Коксование – это процесс обработки торфяного топлива методом сухой перегонки в печах. В результате процесса сухой перегонки торфа образовывается остаток твёрдого типа, который называется торфяным коксом. Кроме того, получаются побочные продукты (различные смолы, смольная вода). Эти продукты служат в дальнейшем ценным сырьём для получения парафина, воска, уксусной кислоты, фенолов и многих других полезных веществ.

Степень технологической переработки торфа и свойства исходного материала существенно влияют на качественные показатели торфяного кокса. Для проведения процесса коксования пригоден торф со степенью разложения не менее 35% и зольностью не более 5%. Основным источником для коксования могут служить залежи верхового торфа с высокой степенью разложения.

Химическая переработка

Торф считается богатейшим сырьём для производства ценных химических продуктов: битумов, спирта, кормовых дрожжей, кислот гуминовых и прочих веществ.

Для выработки качественных гидролизных продуктов (спирт, кормовые дрожжи, фурфурол и пр.) лучшим материалом является торф верхового типа степенью разложения 10–15%.

Из торфов низинного типа с высокой степенью разложения получаются качественные гуминовые кислоты, которые применяются в промышленности при изготовлении керамики, силиката, для увеличения ёмкости аккумуляторных батарей. Гуминовые кислоты в сельском хозяйстве являются прекрасным стимулятором роста растений. Верхний тип торфа является отличным сырьём для приготовления битума.

Строительство

Как материал для строительства, торф имеет широкое применение в дорожной и гидротехнической отрасли (дорожные насыпи, приканальные дамбы). При строительстве технических сооружений специального назначения часто используются торфяные панели и торфоизоляционные плиты. Лучшим материалом для этих целей считается сфагновый торф с разложением 5–12%.

А вот изоляционные плиты изготавливаются из материала, добытого на участках специальных месторождений с комплексным видом залежи.

Сельское хозяйство

Торфяные месторождения в сельском хозяйстве могут использоваться во многих направлениях деятельности. Весьма перспективным считается применение месторождений торфа, конечно, при соответствующей агротехнической обработке, в качестве сельскохозяйственных полезных угодий, для выращивания различных культур. Лучшими для такого использования являются пойменные и овражные месторождения, а также выработанные фрезерные участки и карьерные площади.

Кроме того, очень широкое использование этот бесценный материал получил в медицинской области. Как надёжный и прекрасный материал для упаковки может применяться во время транспортировки и хранения различных овощей и фруктов.

Как видим из статьи, область применения природного ископаемого весьма разнообразна и многогранна.

Изобретение относится к переработке торфа, сельскому хозяйству и может быть использовано для получения экологически чистого удобрения, кормовой добавки для животных и птиц, лечебной грязи. Способ включает комплексное механическое воздействие на торф с предварительной подачей растворителя путем совместного одновременного измельчения, истирания и раздавливания. Комплексное механическое воздействие на торф осуществляют в автономной резонансной гидроквантовой установке. Торф и растворитель берут в соотношении 1:1 по массе, а в качестве растворителя используют природную воду из рек, озер или скважин без предварительной подготовки. Способ позволяет повысить качество конечного продукта за счет повышения эффективности экстрагирования торфа. 1 ил.

Использование: изобретение относится к технологиям переработки торфа с целью получения экологически чистого удобрения, высокоэффективной лечебной грязи, а также использование данной экстрагированной массы как диетической добавки к кормам животных и птиц.

Сущность изобретения: изобретение направлено на решение технологической и технических задач производства экологически чистого удобрения, лечебной грязи, диетической кормовой добавки животным; из исходного материала - местного торфа, с сохранением всех органических соединений - кислот-гумматов. Местный торф - продукт многолетнего разложения растительности данной местности и он содержит те органические соединения, которые нужны для растений данной местности. Для этого экстрагирование торфа осуществляют путем измельчения в автономной резонансной гидроустановке - "Аргус", пропуская через установку торф и воду в соотношении 1:1. В основу конструкции данной установки заложено научное открытие, которое устанавливает "закономерность возникновения устойчивой турбулентности". Резонансные явления, возникающие в результате циклического прерывания потока жидкости, разрушают материалы высокой прочности и разрывают ионные связи между органическими соединениями, освобожденная при этом энергия связей расходуется на повышение температуры измельченного торфа и воды. Кроме того, происходит выделение озона за счет кавитации жидкости на резонаторах. Эти возникающие процессы позволяют идеально экстрагировать торф. Установка "Аргус" собирается на базе пескового насоса производительностью - 100 м 3 /час, снабжается гидроквантовыми резонаторами,которые развивают резонансные усилия 1500 кг/см 2 , исходная величина частиц не более 10 см 3 , после измельчения - не более 10 мкм по диаметру.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является аналог - "Способ переработки торфа и других углеобразователей в пастообразное состояние", описание к авторскому свидетельству №2077548 С 10 F 7/00, включающий механическое воздействие на исходный материал предварительной подачей растворителя, осуществляя комплексно - путем совместного одновременного измельчения, истирания, раздавливания в поле центробежных сил для создания в нем напряжений сжатия и сдвига при исходной температуре материала до получения пастообразного состояния, при необходимости предусмотрено повышение температуры всей системы.

При этом комплексное механическое воздействие на материал осущствляется в роторно-шаровых мельницах.

Недостатками данного способа являются: использование в качестве растворителя растворителей химико-органического происхождения, что абсолютно не допустимо при получении экологически чистого удобрения; измельчение, истирание, раздавливание в шаровых мельницах не производительно и энергоемко; не дает необходимого измельчения для экстрагирования торфа, так как шаровые мельницы могут измельчать материалы на выходе 50-60 мкм по диаметру частиц и выше, что значительно снижает эффект экстрагирования.

Технологический процесс, представленный на чертеже, включает следующее оборудование: автономная резонансная гидроквантовая установка - "Аргус" 1, мешалка 2, бункер-дозатор 3, расходомер 5, транспортер 4, задвижки Ду 100 6.

Технологический процесс осуществляется следующим образом: мешалка загружается определенной массой торфа из бункера-дозатора 3 и в соотношении 1:1 по массе заливается водой. Запускается мешалка 2, открывая задвижки 6 между "Аргусом" 1 и мешалкой, при этом задвижка на линии отгрузки готового продукта закрыта, запускается установка "Аргус" 1. Постоянно перемешиваемая масса из мешалки 2 перекачивается установкой "Аргус" 1 и обратно подается в мешалку 2. Таким образом, за короткий период времени происходит несколько циклов ввиду высокой производительности установки - 100 м 3 /час на пульпе. Торфо-водяная масса, проходя через резонаторы установки "Аргус" 1, из-за возникающих резонансных процессов разрушается связь между частицами торфа и разрываются ионные связи всех веществ, которые растения аккуммулировали в процессе своей эволюции. Освобожденная энергия связи переходит в тепло, повышается температура торфо-водяной смеси, что дополнительно повышает эффект экстрагирования. В связи с возникновением кавитационных процессов за резонаторами образуется в большом объеме озон. Происходит озонирование единой торфо-водяной массы, при этом уничтожаются микробы и бактерии, содержащиеся в данной массе. Качество экстрагированной и измельченной массы определяется лабораторным способом, путем взятия проб из мешалки 1, исходя из этого установливается время и количество циклов "- мешалка - установка "Аргус" - мешалка -", что зависит от качества торфа, используемого в процессе экстракции. Однородная экстрагированная масса перекачивается из мешалки 2 установкой "Аргус" 1 после открытия задвижки в линии готовой продукции и одновременно закрывает задвижку на линии подачи смеси от установки в мешалку.

Данный продукт - гомогенизированная смесь - используется как лечебный грязь и как диетическая добавка к кормам животных. Разбавленная с водой в соотношении 1:20 используется как экологически чистое удобрение.

Результаты использования продукта: повышение урожайности зерновых культур до 20%,овощей до 25%; восстоновление земель, изуродованных использованием химических удобрений и ядохимикатов, для повышения показателей урожайности; обеспечение населения экологически чистыми продуктами питания.

Данный технологический процесс прошел экспертизу. Имеется заключение экспертного совета "Центра научно-инженерной экспертизы ассоциации "Наука" о внедрении в коллективном хозяйстве им.Мичурина Республики Татарстан. Имеются акты проверки о влиянии на повышение урожайности сельскохозяйственных культур экстрагированного продукта из торфа - "ГУМИ. Было постановление Кабинета Министров Республики Татарстан о финансировании этого проекта с внедрением в коллективном предприятии им.Мичурина №807 от 03.11.1997 года. Финансирование проекта было приостановлено, так как глобальное внедрение данного технологического процесса в сельском хозяйстве привело бы к исчезновению крупнейших объединений "СЕЛЬХОЗХИМИЯ", заводов по производству химических удобрений и ядохимикатов. Кроме того, данному проекту противостоит научный мир, разработки которых базированы на использовании химических удобрений и ядохимикатов.

Способ переработки торфа для получения удобрения, включающий комплексное механическое воздействие на торф с предварительной подачей растворителя путем совместного одновременного измельчения, истирания и раздавливания, отличающийся тем, что комплексное механическое воздействие на торф осуществляют в автономной резонансной гидроквантовой установке, торф и растворитель берут в соотношении 1:1 по массе, а в качестве растворителя используют природную воду из рек, озер или скважин без предварительной подготовки.

Похожие патенты:

Изобретение относится к области экологии почв, а именно к производству средств на основе природных компонентов, ликвидирующих техногенные загрязнения почв, и может быть использовано при проведении мероприятия по снижению степени загрязнения и токсичности лесных, сельскохозяйственных и других земель с возобновлением биоты.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве удобрений, средств защиты растений и препаратов, снижающих отрицательные последствия техногенного воздействия на природу.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при получении стимуляторов роста и жидких комплексных органоминеральных удобрений из гумусосодержащих субстратов, содержащих живые почвенные микроорганизмы, а именно из вермикомпоста (биогумуса), зоокомпоста, компостов, бурого угля, торфа и сапропеля.

Цель: получение продуктов переработки торфа, их энергетический и элементный баланс и состав. Определение физико-химического направления работ по использованию продуктов комплексной переработки торфа.

При пиролизе торфа внешнее проявление его разложения начинается при температуре 100 о С. Продукты полукоксования торфа и температуры их получения (% на абсолютно сухой торф) приведены в таблице 1, а в таблице 2 состав образующегося газа при других температурах.

Таблица 1

Температурный интервал, о С	Газ, м/кг	Смола	Пирогене- тическая вода	Водорастворимые соединения
				Азотистые соединения (в пересчете на аммиак)	Жирные кислоты (в пересчете на уксусную)	Фенолы
						Одно- атомные	Много- атомные
до 200				0,0073	0,036	0,042	0,026
200-250		1,11		0,0073	0,062	0,016	0,050
250-300	21,7		8,42	0,0073	0,284	0,025	0,091
300-350	22,9	2,27	4,27	0,0061	0,209	0,014	0,050
350-400	16,7	3,31	3,16	0,0110	0,205	0,014	0,036
400-450		1,95	1,25	0,0110	0,070	0,004	0,012
450-500	14,4	0,89	1,23	0,0146	0,045	0,002	0,008
500-550	33,9	0,71	1,96	0,0234	0,071	0,010	0,008
ВСЕГО:	120,3	10,24	21,59	0,0880	0,982	0,127	0,281

Таблица 2

Компонент	Состав газа, % (об)
	200-240 о С	350-370 о С	420-430 о С	450-470 о С	500-550 о С
СО 2	79,32	39,55	16,60	9,60	7,20
C n H 2n	1,30	4,20	0,30	0,50	0,05
	0,37	0,40	0,25	0,45	0,90
	15,90	20,25	18,60	18,90	13,35
	1,61	19,41	41,70	42,57	13,97
CH 4	1,15	13,61	22,36	25,74	31,67
	0,35	2,18	0,19	2,24	2,96

В процессе работы пироторфореторты процесс полукоксования торфа сопровождается существенным изменением компонентного состава смолы. В таблице 3 показано, что по мере увеличения температуры смола обогащается углеродом и азотом.

Таблица 3

Показатель	до 350 о С	300-350 о С	350-400 о С	400-450 о С	450-500 о С	500-550 о С
Выход смолы, % для сухого торфа	1,11	2,27	3,31	1,95	0,89	0,71
Элементный состав смолы
	77,15	79,35	79,93	77,85	79,10	80,66
	10,77	10,51	10,63	8,78	8,92	9,17
	0,61	0,68	0,66	0,88	1,10	1,14
O + S	11,47	10,46	8,78	12,49	10,88	9,03

Выявлено, что разложение торфа начинается с температуры 100-110 о С в отличие от древесины - 160 о С и коксового угля - 300 о С.

В таблице 4 приведен баланс состава продуктов разложения торфа.

Таблица 4

Определяющим влиянием на выход продуктов пиролиза торфа при полукоксовании является температура. В таблице 5 приведена зависимость выхода продуктов полукоксования верхового торфа от температуры.

Таблица 5

Продукт	Выход продукта, % на массу сухого торфа
	При 350 о C	При 400 о C	При 450 о C	При 500 о C
Полукокс, %	76,30	54,00	46,35	41,30
Смола,%	6,82	17,45	20,80	21,10
Пирогенетическая вода, %	8,07	14,00	15,86	17,00
Газ,%	13,60	52,30	70,90	106,00

Высокая развитость поверхности углей (полукокса) выдвигает их в ряд лучших сорбентов, полученных из природного сырья. При этом себестоимость торфяных активных углей в 3 раза дешевле промышленных марок. Активные угли могут быть использованы для очистки сточных вод, очистки питьевой воды, удаления растворенных нефтепримесей в стоках, очистки газовых выбросов и органических растворителей.

При распаде торфа в пироторфореторте получаются смоляные (дегти) и водные конденсаты (пирогенетические воды). Дегти - ценное химическое сырье, обогащенное фенолами. Содержание их на деготь составляет 16-20% или 1,6-2% на массу торфа. Потребность в фенолах непрерывно растет в связи с расширяющимся производством фенолформальдегидных смол, синтетических моющих средств, дезинфецирующих препаратов и многих других продуктов.

Водные конденсаты (пирогенетическая вода) содержат низкомолекулярные органические кислоты, фенолы, аммиак, органические основания и растворимые смолы.

Неконденсированный газ используется по прямому назначению для обеспечения процесса пиролиза и сушки исходного торфа.

Однако в сравнении с использованием торфа в чисто энергетическом направлении, использование его продуктов с химической переработкой повышает эффективность использования торфа в 15-20 раз. На рис.1 приведена схема переработки верхового торфа, где используется экстракция с получением главного продукта - горного воска. Второй прием - это гидролиз с главным продуктом - кормовыми средствами. В зависимости от процентного содержания воска в верховом торфе он может достигать 120 кг с 1 тонны торфа. Остаток торфа может использоваться для получения полукокса (активные угли) наполнителей пластмасс и торфощелочных реагентов. Наполнители пластмасс получают при нагревании измельченного проэкстрагированного торфа при t=250 о С в течении 2 часов. При этом торфяная масса приобретает высокие гидрофобные свойства и не увлажняется. Добавление ее к фенолформальдегидным смолам приводит к экономии смолы при изготовлении (электропатронов, розеток, радиодеталей, предметов домашнего обихода). Кроме того, гидрофобная торфяная масса может быть использована как теплоизолятор с сильными антисептическими свойствами.

Торфощелочные реагенты (ТЩР) предназначены для стабилизации буровых растворов, регулирования их вязкости и получения специальных разжижителей при производстве строительных материалов.

Рис.1

Структура комплекса:

1. Центральное управление производством (ЦУП).
В ЦУПе осуществляется сбор оперативной информации со всех цехов в автоматическом режиме на центральный диспетчерский компьютер. На нем в непрерывном режиме регистрируется номинальный режим работы любого агрегата, а также регистрируются и оповещаются все сбои от номинального режима.

2. Участок сортировки сырья для производства эффективных энергетических продуктов. В обязанности данного участка входит также и накопление, и хранение эффективных энергетических продуктов. Кроме этого здесь же производится синтезированный энергетический продукт (например жидкая топливная суспензия), который за счет кавитационной гомогенизации сохраняет свои свойства более 2х лет.

3. Участок сушки и пирогенетической обработки сырья. В данный участок включен комплекс пирореторт для торфа. На участке размещен ряд камер по предварительной и окончательной сушке торфа, сервисное оборудование по обслуживанию (погрузке и разгрузке) пирореторт и камер сушки торфа в автоматическом и полуавтоматическом режиме. На участке размещены на всех узлах пересыпки торфа и продукции аспирационные укрытия с аспирацией пыли и одновременным ее улавливанием. Дымовые газы от пирореторты аспирируются дымососом.

4. Энергоучасток. На участке размещены паровые котлы, паротурбогенераторы, блок водоподготовки и котел-утилизатор, который обеспечивает сушку торфа путем подачи на калориферы горячей воды.

5. Участок очистных сооружений. На участке размещена система отбора тепла у дымовых газов методом контактного нагрева воды. Далее горячая вода попадает в зону очистки ее от грязи, а тепло отбирается в экономайзере. Таким образом очистка дымовых газов совмещается с отбором у газов тепла. КПД данного метода утилизации тепла достигает 90%.

Для оценки эффективности предлагаемой пирогенетической технологии переработки торфа выполнен сравнительный анализ с технологией прямого сжигания высушенного торфа. Результаты приведены в таблице:

Вид топлива	Энергосодержание сырьевых отходов при обычном сжигании			Энергосодержание сырьевых отходов при переработке их пиролизом			Соотношение результатов энергосодержания при сжигании ипи пиролизе кол-во раз
	кВт/ч	МДж/кг	Мкал/кг	кВт/ч	МДж/кг	Мкал/кг
Торф 35% влажности	2,63	9,49	2,26	19,85	71,43	17,05	7,54
Уголь		25,9	6,19	54,19	194,9	46,59	7,52
Древесно-травяные отходы	4,04	14,54	3,47	30,45	109,56	26,16	7,53

НПЭО «НЕРОАЭРА» разработана пироторфореторта непрерывного цикла (ПНЦ-5) для получения продуктов энергетического использования, продуктов сельскохозяйственного назначения и продуктов химического сырья для дальнейшей переработки.

Производительность пироторфореторты-1,8 составляет 1,8 тонн сухого торфа в час или 3000 кг/ч по исходному торфу с влажностью 60% и зольностью до 7%.

Для бесперебойной работы пироторфореторты-1,8 требуется следующее:

площадь установки со вспомогательными конструкциями- 200 м 2 , высотой 7 м;

потребляемая мощность - 40 кВт/ч;

время работы установки - круглосуточно;

обслуживающий персонал - 3 чел в смену.

Продуктами энергетического передела торфа в безкислородной среде, в диапазоне температур до 500 о С являются:

Пиролизная жидкость (альтернативная нефть). Она состоит из бензиновых дизельных, масляных фракций, ароматических углеводородов, гидроксильных соединений, спиртов, эфиров и др. Согласно данным таблицы 4 количество альтернативной нефти, которая получается пироторфоретортой-1,8 находится в пределах 0,6 тонн/час или 14,4 тонн альтернативной нефти в сутки.

Пирогаз - состоит из метана, пропана, водорода, оксида углерода и т.д. Пирогаз может накапливаться в газгольдерах или газовых цистернах под давлением до 10 атм. Пирогаз в полном объеме используется для реализации технологии комплексной переработки торфа.

Торфополукокс - это порошкообразное твердое вещество с содержанием чистого углерода до 92% и выше, вызванное тем, что зольность верхового торфа предполагаемого к освоению торфяного участка не выше 7%. В дальнейшем порошкообразный полукокс может быть использован в металлургии и химии.


Тепловая энергия, которая получена в виде перегретого пара в результате утилизации тепла всех аппаратов технологии используется в сушилках, парогенераторах и отопительных системах.

Работа пироторфореторты-1,8 позволила получить четыре вида энергетических продуктов в следующих соотношениях:

Пиролизная жидкость с калорийностью 6500 ккал/кг (альтернативная нефть) - 14,4 т/сут. Из них 10 тонн в накопитель 10 тонн для дальнейшей переработки и реализации, а 4,4 тонны в кавитационный измельчитель-смеситель 15 для получения топливной суспензии.

Пирогаз от сухого торфа с калорийностью 5800 ккал/кг в сутки генерируется в количестве 4452,0 м 3 .

Торфополукокс от сухого верхового торфа с калорийностью 5500 ккал/кг - 20,24 т/сут. Из них 18,5 тонны поступает в блок активации угля 11, а 1,74 тонны в кавитационный измельчитель-смеситель 15 для получения топливной суспензии.

Эквивалент тепловой энергии в виде перегретого пара полученный при пиролизе сухого верхового торфа составляет от 78÷326 Гкал/сут или от 3,25÷13,16 Гкал/час.

Эквивалент электрической мощности пироторфореторты-1,8 составляет 21,39-87,48 МВт/час.

ЗАТРАТЫ

Затраты упрощенно суммируются из затрат производственных - 32562 руб/сут., плюс затрат на торф - 24300 руб/сут, плюс тепловая энергия, которая используется на внутреннее потребление - 59100 руб/сут, плюс пирогаз, который также используется на внутреннее использование - 11577,8 руб/сут. В итоге суммарные затраты в сутки составят - 170519,8 руб/сут.
Ожидаемая прибыль по упрощенному расчету составит - 932680,2 руб/сут.

В таблице 6 приведены основные технико-экономические показатели технологии комплексной переработки верхового торфа. Показатели рассчитаны для торфа с влажностью 10-12% перерабатываемого пироторфоретортами-1,8.

Таблица 6

№ п/п	Технико-экономические показатели	Единица измерения	Производительность перерабатываемого торфа - 84 т/сут
	Составление технического задания и согласование его с Заказчиком
	Разработка рабочего проекта
	Разработка рабочей технической документации
	Закупка основного оборудования:
	Накопители сырья и продуктов со шнековыми питателями
	Система экстракции сырого торфа
	Устройства сушки сырья и продукта
	Устройство гомогенизационного измельчения
	Аппараты брикетирования
	Пироторфореторта непрерывного цикла
	Система конденсации газов
	Генератор активных углей
	Фракционный сепаратор
	Паровой котел
	Газотурбинная электростанция
	Численность основных работников
	Реализация продукции:
	Пирожидкость (альтернативная нефть)
	Активированный уголь в объеме 18,5 тонн
	- горный торфяной воск с суточной производительностью 6 т
	- топливная суспензия с калорийностью 5000 ккал/кг
	Производственные затраты
	Использование тепловой и пирогазовой энергии, полученной в процессе пиролиза