V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Торф относится к возобновляемым ресурсам. Ежегодно в мире образуется почти 3,0 млрд. м³ торфа, что примерно в 120 раз больше, чем используется. Объем добычи торфа за последние годы сократился примерно в 2,0 раза, что обусловлено почти исключительно одним фактором - многократным падением его добычи в России. Что касается других стран, то добыча торфа в целом увеличилась на 10%.

Россия обладает от 40 до 60% мировых запасов торфа и имеет будущее для решения проблем местной энергетики, повышения плодородия почв, экологических задач, экспорта торфа и торфяной продукции. Общие запасы торфа на территории Российской Федерации оцениваются в размере 162,7 млрд. тонн торфа 40% влажности. Торфяная отрасль являлась одной из высокомеханизированных добычных отраслей, на ее долю приходилось почти 17% производимого торфа и торфяной продукции в мире.

Потенциальные возможности торфяных запасов Свердловской области оцениваются не менее чем в 1,0 млрд. т чистого углерода, что по тепловому эквиваленту соответствует запасам 800 млн. т нефти.

Почти 90% всех запасов торфа в Свердловской области сосредоточено на 204 торфяных месторождениях, расположенных, в основном, в северо-восточных районах. Наши торфяные месторождения позволяют организовать производство самой разнообразной торфяной продукции.

В Свердловской области добыча и использование торфа практически свернуты. Если в 1987 году его добывалось около 3,6 млн.т /год, то в 1999 добыча снизилась до 0,1 млн.т.

По условиям образования торф делится на верховой, переходной и низинный.

• Верховой торф характеризуется: низкой зольностью, высокой теплотворной способностью, высокой влагоемкостью (от 600 до 1200%), повышенной кислотностью, низкой степенью разложения.

• Переходный торф характеризуется :- низкой зольностью; - слабокислой реакцией; - степень разложения в пределах 15-60%.

• Низинный торф содержит больше питательных элементов и меньше органического вещества, чем верховой. Он имеет слабокислую или нейтральную реакцию. В хорошо разложившемся тёмноокрашенном низинном торфе содержится гумус, который оказывает долговременное положительное воздействие на структуру и плодородие почв.

Торф имеет сложный химический состав, который определяется химическим составом растений - торфообразователей и степенью разложения торфа. Элементный состав торфа: углерод 50…60%, водород 5…6,5%, кислород 30…40%, азот 1…3%, сера 0,1…0,5% (иногда 1,5) на горючую массу. Как видно, элементный состав торфа близок к древесине.

В состав золы входят макроэлементы (в виде оксидов) - Si0₂, CaO, A1₂O₃, Fe₂O₃, MgO, K₂O, P₂O₅, SO₃; микроэлементы - Zn, Cu, Cо, Мо, Mn.

Удельная теплота сгорания 9…13 МДж/кг; зольность 2…18% по массе.

Высокая конечная влажность (до 40% отн. сухой массы) и низкая насыпная плотности делает практически невозможной транспортировку торфа на значительные расстояния.

Из-за низкой теплотворной способности и высокой зольности значительно снижается эффективная производительность существующих тепловых агрегатов. Эффективное значение удельной тепловой напряженности примерно в 3…4 раза меньше, чем при использовании каменных углей и в 5…6 раз меньше, чем при использовании газа или мазута. Это вызывает необходимость дополнительных затрат на оснащение производителей тепловой, а в конечном итоге и электрической энергии, дополнительными котлами, повышая удельные первоначальные капиталовложения в несколько раз. Смерзаемость торфа (из-за высокой первоначальной влажности), приводит к трудностям при перевозке и хранении торфа в зимнее время.

Одним из перспективных вариантом переработки торфа является его термохимическая переработка с получением углеродных нанопористых материалов.

Значительное место в решении проблем комплексного использования твердых горючих ископаемых отводиться торфу как сорбенту для очистки сточных вод. Здесь следует особо выделить получение активных углей на основе торфа.

Торфоуголь относится к твердому биотопливу второго поколения и содержит до 88…93% углерода в пересчете на горючую массу. Теплотворная способность горючей массы топлива составляет 7900…8300 ккал/кг (33,0-34,8 мДж/кг).

Нами предлагаются принципиальная технологическая схема торфоугольных брикетов (рисунок 1):

Рисунок 1. Принципиальная схема получения торфоугольных брикетов.

Торфоугольные брикеты, полученные по нашей технологии, обладали следующими характеристиками: плотность 650 кг/м³; зольность 14 %, низшая теплотворная способность ≈ 30000 кДж/кг.

В ходе проведенных на сегодняшний день исследований нами установлена принципиальная возможность создания на основе торфа нанопористого углеродного материала или твердого биотоплива второго поколения. Исследованы составы различных торфов и получаемых продуктов. Разработаны принципы технологических решений для осуществления указанных технологий. Начаты исследования процессов получения нанопористых углеродных материалов в виде торфоугольных брикетов.

Код для цитирования: Скопировать