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.
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.
Переработка торфа - перспективный и рентабельный вид бизнеса. Причины рентабельности кроются в стабильной тенденции к росту его потребления в мире и широте использования. Особенно большое количество торфа потребляет энергетика. Другими активными потребителями торфа есть сельское хозяйство и химическая промышленность.
Переработка торфа может быть механической и химической. При механической переработке получают брикеты, полубрикеты и теплоизоляционные плиты. Химической переработкой получают сорбенты, бензин, этиловый спирт и другие продукты.
Из-за простоты реализации большее распространение получили заводы, применяющие механическую переработку торфа. Их масштабы варьируют в довольно широких пределах. Так, крупный завод по производству торфяных брикетов мощностью 30 тыс. т/год имеет площадь застройки около 0,35 га. Но в современных условиях наиболее популярны мини-заводы, зачастую состоящие всего из одной линии брикетирования 18×6 или 24×6 м. Соответственно такой мини-завод может состоять всего из двух помещений - цеха, где установлена линия и размещена администрация, и складского помещения.
|
В зависимости от масштабов построенного завода колеблется и численность занятого персонала. Так, на крупном перерабатывающем заводе может быть занято до 60 человек, тогда как мини-завод вполне могут обслужить 10-15 человек. Численность персонала во многом зависит от размеров административного аппарата и обустройства разгрузочно-погрузочных работ на складе.
В состав наиболее распространенных брикетных линий обычно входит 13-15 единиц различного оборудования. При работе с торфом обязательно используются ленточные конвейеры - самый удобный способ транспортировки сыпучего материала. Для отделения крупной фракции более 8 мм используются вибрационные грохота - металлические рамы с ситами, наклонно подвешенные на пружинах. Дробление торфа проводят в молотковых или колосниковых дробилках. Также обязательными элементами любой технологической схемы переработки торфа есть механизированные бункера и, собственно, сама установка брикетирования торфа - массивный механический пресс. Размеры брикетов и их форму можно изменять в зависимости от нужд рынка и их назначения.
Готовые торфяные брикеты хранятся в закрытом помещении или под навесом, с асфальтированным или бетонированным полом. Принято устанавливать проектом вместимость складов в пределах 1,5 месячной выработки. Брикеты на складах насыпаются не выше 5 м, хорошо проветриваются и не засоряются во избежание саморазогревания и возгорания. В процессе хранения брикетов их влажность приближается к отметке 14%, прочность несколько снижается и образуется крошка и пыль.
Для удобности реализации некоторые предприятия расфасовывают отлежавшиеся брикеты или гранулы в мешки. Этот процесс также полностью автоматизирован. После некоторого пребывания на складе (для остывания) готовые брикеты или гранулы с помощью ленточного конвейера подаются в дозатор для фасовки в мешки. Затем полный мешок доставляется к специальной машине, зашивающей его.
При рекламировании своей продукции необходимо предусмотреть ресурсы и для информационной кампании по поводу перехода на брикетированное топливо. Акцент следует делать на его большей дешевизне и экологической целесообразности. Продвижение продукции необходимо проводить с максимальным покрытием сельского населения и владельцев загородных дач. Рекомендуется печатная реклама, рекламная кампания в СМИ и интернете. Для продвижения бренда необходимо участие у всевозможных выставках и конференциях.
Применение торфяных брикетов или пеллет (гранул) на сегодняшний день является очень актуальным. Так, например, в Европе уже в 2003 году работало около 200 установок по производству брикетированного и гранулированного торфа, а за 10 лет их количество увеличилось на 74%. В Великобритании была осуществлена программа, в рамках которой производство этого вида продукции до 2010 года возросло с 6 тыс. тонн до 600 тыс. тонн.
Российский потребительский рынок торфяных брикетов и гранул формируется населением, эксплуатирующим печи и камины. Наблюдается сезонное колебание в потребление этого вида топлива. Кроме того, актуальным является и экспорт на рынки СНГ. Так, только украинский рынок этой продукции оценивается в полтора - два млн. тонн в год.
В последние годы из-за значительного роста цен на природный газ ведется активная работа по переводу электростанций и отопительных котлов на твердое топливо. Здесь активную конкуренцию углю и мазуту составляют торфяные топливные брикеты. Помимо низшей стоимости тепловой энергии, полученной из брикетов, важную роль играют транспортные расходы. Так доставка угля или другого топлива может обходиться значительно дороже, нежели местное производство торфяных брикетов или гранул.
Опыт работы показывает, что объемы реализации продукции увеличиваются наиболее эффективно при налаженной системе ее доставки, особенно в мелкие населенные пункты.
Объем инвестиций в основные производственные фонды для завода мощностью 10 тыс. тонн в год оцениваются на уровне 30 млн. рублей, из них до 18 млн. составляют затраты на оборудование. При этом их окупаемость составляет около 2,5 лет. Рентабельность переработки торфа находится на уровне 30-40% годовых.
|
|
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.
Вы можете ознакомиться с изобретениями Николая Егина
Данный сайт остается как память об изобретателе
Переработка торфа и иловых осадков
Запасы торфяного сырья в России составляют 68 миллиардов тонн, они уступают лишь углю 97 миллиардов тонн, но превышают запасы нефти 31 миллиарда тонн газа 22 миллиарда тонн. По запасам торфа в мире Россия стоит на втором месте после Канады, где 170 миллиардов тонн. Сколько отработанных иловых осадков с городских очистных сооружений и предприятий вывозят на свалки, ещё не подсчитали, но ил, кал и торф является хорошим сырьём для производства топлива и удобрений. В качестве топлива торф применяют в трёх видах:
- Фрезерный или измельчённый торф для сжигания во взвешенном состоянии;
- Полубрикет или кусковой торф, малой степени прессования;
- Торфяной брикет, большой степени прессования, заменяет каменный уголь.
Все известные технологии доведения торфа и ила до калорийного топлива упирается в огромные затраты на их осушение, измельчение и прессование в брикеты или пеллеты с добавлением связующих материалов, например, парафинов или нефтешламов. Многочисленные опыты применения торфа и ила в качестве удобрений для различных растений показывают их медленное и неполное усвоение. Всё это, сдерживает широкое применение огромного количества органики, миллиардов тонн в топливно-энергетическом и сельскохозяйственном комплексах России. В странах, где газ и нефть импортируют, доля биотоплива в национальном энергобалансе составляет, например, для Ирландии 15%, Финляндии 11% ит.д., а для России всего 0,2%.
Подробный анализ двух основных направлений применение органики для топлива и удобрений показал, что эти, казалось бы, разные задачи можно соединить в одну. Дело в том, что для растений не требуется целлюлоза и лигнин, которые они не могут расщепить на простые соединения и усвоить. А вот гуминовые и фолиевые кислоты, содержащиеся в торфе и иле, являются для растений не просто удобрениями, а мощным стимуляторами роста. Именно они активируют развитие сельскохозяйственных культур, начиная с семян и до полного созревания растений.
Понятие биоактивация наталкивает на применение механоактивации различных материалов (см. «ИР» 9, 2010 «Возрождение дезинтегратора Хинта»). Поэтому, было решено, вместо строительных материалов, пропустить через дезинтегратор торф и иловые осадки без их дорогостоящего осушения. Дезинтегратор-активатор типа «Молния-1» фото 1 успешно справился с поставленной задачей, даже при небольшой мощности и производительности всего 3 т/ч. На выходе получался мелкодисперсный гомогенный продукт фото 2 с влажностью 75-85%, который имел огромную активную поверхность. Мощные знакопеременные импульсные импульсные воздействия в дезинтеграторе разрушали не только волокна целлюлозы и лигнин, но убивали патогенную микрофлору, различные семена сорных трав, яйца гельминтов и так далее отпала необходимость не только в дорогостоящей сушке органики, но её обработке химическими реактивами: триазон, аммиак, негашеная известь. Всё это дополнительно снизило расходы денег и времени на обработку.
Для автоматизированной уборки торфа с торфяных полей и иловых осадков с площадок имеются специализированные агрегаты, например, Финского концерна VAPO, фото3. Дезинтегратор-активатор типа «Молния-1» с производительностью от 3 т/час до 30 т/час устанавливается рядом с торфяным полем или иловой площадкой для снижения транспортных расходов. Выходной бункер «Молния-1» загружается уборочным агрегатом периодически, а с выхода Дезинтегратора-активатора мелкодисперсный гомогенного и активированного органического продукта отделяется вода вместе с гуминовыми фото 4 и фолиевыми фото 5 кислотами. Последние, в концентрированном виде, сливаются в пластиковые ёмкости для продажи сельхозпроизводителями. В дальнейшем продукт разбавляют водой до установленных норм и применяют для проращивания семян, полива растений и т.д. Обезвоженная сухая масса органики с выхода «Торнадо-5» поступает на гранулятор пеллет фото 6, а именно во входной бункер, который крепится на четырёх шпильках коллектора. С выхода гранулятора поступают пеллеты длиной 16-18 мм при диаметре 6 мм. Фото 7. Указанные геометрические размеры пеллет экспериментально подобраны для их оптимального полного и максимально калорийного сгорания в печах и водогрейных котлах различного типа и мощности. Значительная прочность пеллет при их получении в грануляторе объясняется тем, что высоко активированная органическая масса после прохождение в «Молнии-1» и «Торнадо-5».
Сохраняет огромную поверхность с остаточной пленкой вязких гуминов. Поэтому в процессе грануляции под давлением в форму указанных пеллет происходит смыкание остаточных вязких плёнок. Последние полностью заменяют дорогостоящие связующие, как парафин и другие нефтепродукты. Это резко снижает себестоимость производства биотоплива в виде пеллет. Весь комплекс по производству ценного жидкого концентрированного удобрения и калорийного топлива получился полностью автономным. Он не требует дополнительных поставок дорогостоящих химических препаратов, нефтяных связующих и других каких-либо расходных материалов. Также для работы всего устройства в целом, которое назвали «КАПИТОН-3/30»- комплекс автоматизированной переработке ила-торфяников от 3 т/ч до 30 т/ч, не требуется никакие источники дорогостоящего тепла. Достаточно иметь сеть 220/380в при работах вблизи населённых пунктов или автономный электрогенератор с приводом от ДВС (двигатель внутреннего сгорания) при работах в дальних регионах. Учитывая постоянный рост цен на все удобрения энергоносители, например, только на газ цены вырастут на 30% до Европейских в результате вступления России в ВТО (всемирно торговая организация), понятен всё более возрастающий интерес регионов к местным видам топлива и стимуляторам урожайности растений. Наличие на рынке современных, тепловых генераторов, способных с высоким тепловым КПД (92-98%) обеспечить отопление, горячее водоснабжение электрогенерацию в централизованном или местном режиме (см. «ИР» 12, 2007 «Чисто и тепло, как в храме «ИР»2, 2009 «Лично Вам дешевле») позволяет в сельских поселениях и пригороде получать и использовать биотопливо в виде пеллет для частных домов и фермерских хозяйств, а стимуляторы роста растений для приусадебных, дачных участков и полей. Предложенная технология позволяет исключить не только выше названные традиционные расходы, но всякие грузоперевозки сырья и готовой продукции, т.к. все процессы уборки, переработки сырья и применение готовой продукции выполняются на территориях районов и областей, т.е. непосредственно на местах.
Высокая рентабельность устройства, а также гарантированное присутствие сырья и спроса на получаемую продукцию, позволяют комплексу «КАПИТОН-3/30» быть использованному предприятиями различного профиля и частными предприятиями. Окупаемость одного комплекса выполняется не более, чем за 10 месяцев работы. Гарантированные сроки службы устройств «Молния-1» и «Торнадо-5» и гранулятора пеллет не менее 1,5 года. Работа всего комплекса до капитального ремонта не менее 15 лет.
Все представленные на сайте изобретения имеют авторские свидетельства на изобретение, чертежи и конструкторскую документацию. Автор – Николай Егин.
