Bränsle från torv och sapropel är ett lönsamt alternativ
- Detaljer
- Kategori: Övrigt
Forskare från Tomsk Polytechnic University (TPU) har hittat ett sätt att tillverka bränslebriketter av lågvärdiga brännbara material - sapropel (bottensediment), torv och brunkol, som är lika med kol i termer av värmevärde (mängden värme som frigörs under förbränning) och har den lägsta kostnaden, rapporterade en av utvecklarna är Roman Tabakaev.
Utvecklingen presenterades vid utställningspresentationen "Produkter, teknologier och tjänster från företag och organisationer i det vetenskapliga och utbildningskomplexet för kommunerna i Tomsk-regionen" för kommunerna i den södra delen av Tomsk-regionen. Sådana utställningar hålls för att bekanta byborna med den innovativa utvecklingen av företag och universitet i Tomsk.
"Vi tillverkar briketter av lågvärdigt bränsle - torv, brunkol, träavfall. Även från sapropel, som faktiskt är jord. Flera liknande produkter finns på marknaden. Men de briketterna förstörs vid kontakt med vatten och är dyrare - de är mycket dyra att tillverka på grund av behovet av att använda pressmaskiner för att bilda briketter. Och våra briketter kan formas för hand, utrustningen måste vara mindre kraftfull”, sa forskaren. Han noterade också att kostnaden för ett ton bränsle som han utvecklade är cirka 1 000 rubel, vilket är flera gånger billigare än kol. Samtidigt är värmevärdet för bränslebriketter praktiskt taget lika med kolets värmevärde.
”Den främsta innovationen är att en ny teknik har föreslagits. Den består av tre steg. Vi termiskt bearbetar råvaror utan tillgång till syre och som ett resultat får vi tre produkter från lågvärdigt bränsle: bränslegas som förbränns under arbetet, kolrester och tjära, som används direkt till briketter”, tillade Tabakaev.
Nu går utvecklarna, finansierade av ett bidrag från Umniks federala program, vidare till att utveckla en industriell prototyp av en automatiserad linje för tillverkning av briketter. Skapandet av ett komplex för produktion av 20 ton bränsle per dag - tillräckligt för att ge värme till en liten by - kommer att kosta cirka 6 miljoner rubel. Inom en snar framtid planerar de att hitta investerare och komma in på marknaden.
Enligt Tabakaev kommer huvudkonsumenterna av det nya bränslet att vara invånare i regionens norra regioner. "Det är väldigt dyrt för dem att transportera kol: det är redan 2,5 gånger dyrare i Tomsk än i Kuzbass. El är också mycket dyrt - nästan 5 rubel per kWh, förklarade Tabakaev.
Som referens
Tomsk Polytechnic University grundades 1896 som Tomsk Technological Institute of Emperor Nicholas II. Universitetets struktur omfattar idag 11 läroanstalter, tre fakulteter, 100 institutioner, tre forskningsinstitut, 17 vetenskaps- och utbildningscentra och 68 forskningslaboratorier. 22,3 tusen studenter studerar vid universitetet, inklusive 224 studenter från 31 främmande länder. 2009 var TPU bland de 12 universiteten i landet som fick status som nationellt forskningsuniversitet.
(RIA-Novosti, 23.08.2012)
Tillämpning i naturvetenskap
Torvens växtursprung fastställdes först.
Eftersom torv ackumuleras ganska snabbt och komprimeras väl under förfall, avsätts ämnen som införs i den i torvmossar. Torvmossens yta är ojämn, och de ämnen som avsatts på den blåses vanligtvis dåligt tillbaka av vinden. På grund av förruttnelse och mer eller mindre enhetlig kompression kan dessa ämnen tydligt ses i lagren av packad torv.
Under utbrott spåras den nedfallna askan väl i torvmossar, och torvmossens organiska material ovanför och under den deponerade askan lämpar sig för datering. Detta är en vanlig metod för att datera nedfallen vulkanaska, som används flitigt i, på, på, på och. Sand avsätts också i kustnära torvmarker, vilket utförs av vågor. På så sätt kan vulkanutbrott och stora tsunamier som inträffade för 4000 år eller mer sedan dateras.
Litteratur
- , , "Energiteknisk användning av bränsle", M., 1956.
- Torvavlagringar och deras komplexa användning i samhällsekonomin, M., 1970.
- Användning av torv och utvecklade torvmarker inom jordbruket, L., 1972.
- Torv i samhällsekonomin, M., 1968.
- Lishtvan I. I., Korol N. T., Grundläggande egenskaper hos torv och metoder för deras bestämning, Minsk, 1975.
- , Torvavlagringar, M., "Nedra", 1976.
- A. F. Bowman, Soils and the Greenhouse Effect, 1990.
- Bezuglova O.S. . Gödselmedel och tillväxtstimulerande medel. Hämtad 22 februari 2015.
- Artiklar
- // Stora ryska encyklopedin. Volym 32. — M., 2016. - S. 313-314.
- Torv // Teknisk uppslagsverk. Volym 23. - M.: Sovjetiskt uppslagsverk, 1934. - Stb. 746-763
- förordningar
GOST 21123-85 Torv. Termer och definitioner
(brännbara mineraler) |
|
---|---|
Kolrad |
|
Olje- och naftoidserien |
Huvudsorter |
|||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Fossil |
|
||||||||
Förnyelsebart och biologiskt | |||||||||
artificiell |
Ansökan
Som bränsle används brunkol mycket mindre frekvent än stenkol. Den används för uppvärmning av privata hus och små kraftverk. Genom den sk. Torrdestillation av brunkol producerar bergsvax för träbearbetnings-, pappers- och textilindustrin, kreosot, karbolsyra och andra liknande produkter. Det bearbetas också till flytande kolvätebränsle. Humussyror i sammansättningen av brunkol gör det möjligt att använda det i jordbruket som gödningsmedel.
Modern teknik gör det möjligt att producera syntetisk gas från brunkol, som är en analog av naturgas. För att göra detta värms kol till 1000 grader Celsius, vilket resulterar i gasbildning. I praktiken används en ganska effektiv metod: genom en borrad brunn tillförs hög temperatur till avlagringarna av brunkol genom ett rör, och färdig gas, en produkt från underjordisk bearbetning, kommer redan ut genom ett annat rör.
Som ett resultat av långvarig exponering för förhöjda temperaturer och tryck omvandlas brunkol till stenkol och det senare till antracit.
Den oåterkalleliga processen med gradvis förändring av den kemiska sammansättningen, fysikaliska och tekniska egenskaperna hos organiskt material vid omvandlingsstadiet från brunt kol till antracit kallas kolmetamorfism. Strukturell och molekylär omarrangering av organiskt material under metamorfism åtföljs av en konsekvent ökning av den relativa kolhalten i kol, en minskning av syrehalten och frigörandet av flyktiga ämnen; vätehalten, förbränningsvärmen, hårdheten, densiteten, sprödheten, optiken, elektriciteten och andra fysikaliska egenskaper förändras. Kol i mellanstadierna av metamorfism förvärvar sintringsegenskaper - förmågan hos gelifierade och lipoidkomponenter av organiskt material att passera, när de värms upp under vissa förhållanden, till ett plastiskt tillstånd och bilda en porös monolit - koks.
I zoner av luftning och aktiv verkan av grundvatten nära jordens yta genomgår kol oxidation. När det gäller dess effekt på den kemiska sammansättningen och fysikaliska egenskaper, har oxidation en motsatt riktning jämfört med metamorfism: kol förlorar sina hållfasthetsegenskaper och sintringsegenskaper; det relativa innehållet av syre i den ökar, mängden kol minskar, luftfuktigheten och askhalten ökar och värmevärdet minskar kraftigt. Oxidationsdjupet av fossila kol, beroende på den moderna och antika reliefen, grundvattenytans läge, klimatförhållandena, materialsammansättning och metamorfos varierar från 0 till 100 meter vertikalt.
Den största värmeöverföringen erhålls från antracit, den minsta från brunkol. Stenkol vinner i förhållande till pris och kvalitet. Kolklasserna D, G och antracit används oftast i pannhus, eftersom. de kan brinna utan att blåsa. Kolkvaliteter SS, OS, T används för att generera elektrisk energi, eftersom.den har en hög värmeöverföring under förbränning, men förbränningen av denna typ av kol är förknippad med tekniska svårigheter som är motiverade endast om en stor mängd kol behövs. Inom järnmetallurgi används vanligtvis kvaliteterna G, Zh för tillverkning av stål och gjutjärn. Fraktionen av en given kolkvalitet bestäms utifrån det mindre värdet av den minsta fraktionen och det större värdet av den största fraktionen som anges i namnet på kolkvaliteten. Så till exempel är andelen av varumärket DKOM (K - 50-100, O - 25-50, M - 13-25) 13-100 mm.
Torvreserver i världen
Enligt olika uppskattningar finns det från 250 till 500 miljarder ton torv i världen (i termer av 40%), den täcker cirka 3% av landytan. Samtidigt finns det mer torv på norra halvklotet än på södra; torvhalten ökar med förflyttning norrut, och andelen högmossar ökar också. Så i området med torvmarker upptar de 4,8%, i - 14%, i - 30,6%. I andelen marker som ockuperas av torvmarker når 31,8% i () och 12,5% i . Det finns också ett stort antal torvfyndigheter i republiken Karelen, republiken Komi, ett antal västra regioner (särskilt i regionerna Ryazan, Moskva, Vladimir). Tillräckliga torvreserver finns tillgängliga på (depositionen Morochno-1). Det finns också stora reserver av torv i ett antal stater.
Enligt Canadian Peat Resources (2010) rankas Kanada först i världen när det gäller torvreserver (170 miljarder ton) och Ryssland på andra plats (150 miljarder ton).
Förnyelsen av torv i Ryssland beräknas till 260-280 miljoner ton per år.
Detaljer om metoder och typer av torvutvinning
Som tidigare nämnts finns det mesta av torvavlagringarna på ytan. Torv extraheras endast enligt två huvudscheman:
- från jordens yta (klippa matjorden)
- från stenbrott (med grävmaskiner)
Det finns bara 5 typer av torv:
- fräsning (skärning)
- hydraulisk skrapa
- hydrotorv
- klump
- baguette
mald torv - en av de vanligaste typerna. Den bryts på endast 2 cm djup tack vare en traktor som lossar jorden, krossar torven och förvandlar den till fina smulor. Sedan torkar torven i solen, samlas till rullar och sedan lossas ytterligare ett lager. Efter varje sådan process bryts torv på samma plats 5-6 gånger till. Den insamlade torven levereras till en speciell plats och där samlas den i separata högar. En lämplig säsong för utvinning av sådan torv är sommarperioden, då naturlig torkning av mineralet är möjlig. Fräsmetoden används också för att få fram torv.
Sod torv erhållits genom schaktning. Varje sådan bit torv väger minst 500 g. Denna extraktionsmetod är praktiskt taget densamma som den tidigare metoden, men den enda skillnaden är att den behöver väderförhållanden. Sod torv kan brytas när som helst på året. Sådan torv bryts från ett djup av 50 cm med hjälp av en speciell skiva med en cylinder i vilken torv pressas.
Hydrotorv erhållits genom hydraulisk metod, som först föreslogs 1914, som tidigare nämnts.
huggen torv bryts från torvstenar för hand, ibland genom maskinformning.
När det gäller transporten av torv från utvinningsplatserna, utförs den efter den slutliga torkningen av torven och exporteras med smalspårig järnväg. För jordbruksändamål transporteras torv på väg.
Torvbränsle LAD
Beskrivning och omfattning Torvbränsle "LAD" är ett kommunalt bränsle av hög kvalitet. Det är inte sämre i kalorier än ved, brunkol, skiffer, lågvärdigt kol. Värmevärdet för torvbränsle är 3000-3500 kcal/kg. Torvbränsle "LAD" avger inte cancerframkallande ämnen, är en miljövänlig produkt. Torvbränsle "LAD" rekommenderas för uppvärmning av hus, dachas, växthus, bad, pannrum, ugnar, såväl som matlagning. Fördelar med torvbränsle:
Rekommendationer för användning:
Lagring: Torvbränsle "LAD" bör lagras på torra platser, skyddade från grundvatten och avloppsvatten, såväl som från atmosfärisk nederbörd, till exempel på någon form av golv, som täcker bränslet med plastfolie. |
Olika sorter
Det finns många sorter och sorter av brunt kol, bland vilka det finns flera huvudsakliga:
- Vanligt brunt kol, konsistensen är tät, mattbrun.
- Brunkol av jordnära fraktur, lätt att gnida till pulver.
- Hartsartad, mycket tät, mörkbrun, ibland till och med blåsvart. När den är bruten liknar den harts.
- Brunkol eller bituminöst träd. Kol med välbevarad växtstruktur. Ibland finns det även i form av hela trädstammar med rötter.
- Disodil - brunt papperskol i form av ruttnad tunnskiktsväxtmassa. Delas lätt i tunna ark.
- Brunt torvkol. Liknar torv, med en stor mängd föroreningar, ibland som jord.
Andelen aska och brännbara element i olika typer av brunkol varierar kraftigt, vilket avgör fördelarna med ett brännbart material av en viss sort.
Ekologiska egenskaper
Torvbildningen fortsätter till denna dag. Torv fyller en viktig ekologisk funktion, ackumulerar produkter och ackumulerar därmed atmosfärisk torv.
Efter att torvavlagringen har dränerats, på grund av tillgången på syre, börjar aktiv aktivitet i torven, som bryter ner dess organiska material. Denna process kallas, under vilken koldioxid frigörs med en hastighet som är en storleksordning högre än hastigheten för dess ackumulering i ett ostört träsk.
Faran är att den kan uppstå i dränerade torvmarker.
Organogena torvjordar bildas på torvavlagringar.Torvhet kan observeras i de övre mineraljordarna med långvarig vattenförsämring eller i kalla klimat.
När torvmarker översvämmas med reservoarvatten flyter ibland torvmassor upp och bildas.
Vad är processen för pyrolys av torv.
Processen för pyrolys av torv kallas också förgasning eller gasgenerering. Denna process äger rum vid en temperatur på 800 till 1300 grader C.
Kärnan i denna process ligger i produktionen av brännbar gas genom att värma upp råmaterialet till en viss temperatur med begränsad tillgång till syre. Som ett resultat av denna process, som sker i förbränningsanordningar som begränsar luftflödet utifrån, kan du få ämnen som:
- kolmonoxid
- metylgas
- Väte
- Metan
- Gasformiga kolväten
- Och andra komponenter i olika proportioner.
Låt oss titta på hur denna process skiljer sig från vanlig torvbränning.
Om, under förbränning av torv i en konventionell ugn, ett tillflöde av den erforderliga mängden syre tillhandahålls, som ett resultat av sådan förbränning, koldioxid, vatten, aska (vars mängd motsvarar innehållet av oorganiska ämnen i den ursprungliga torven) och värme bildas.
Men om, efter starten av förbränningsprocessen, lufttillförseln är begränsad, kommer förbränningen att fortsätta, men förbränningsprodukterna kommer att vara något annorlunda. Resultatet är vatten, vätgas och kolmonoxid. I det här fallet kommer värme att frigöras, vilket bidrar till fortsättningen av förbränningsprocessen. Under påverkan av värme bryts kemiska bindningar i molekylerna av komplexa kolväten som finns i torv. Samtidigt, i processen att kombinera väteatomer med kol och syre, frigörs värme och en gasformig energibärare bildas - generatorgas.
Gasen som erhålls genom pyrolys av torv består av väte, metan, kolmonoxid och koldioxid, en liten mängd kolväteföreningar av hög ordning, såsom etan, och olika föroreningar, såsom partiklar av tjära och aska.
I motsats till den mycket större volymen av den ursprungliga torven är gasen som erhålls från den genom pyrolys bekvämare för lagring och transport. Generatorgas kan användas för att producera värme och elektricitet och som bränsle för förbränningsmotorer efter dess rening. Dessutom, efter ytterligare rening från H2S, CS2 och CO2 — Generatorgas kan användas vid ammoniakproduktion som vätgaskälla. Det är också möjligt att vidarebearbeta produktionsgasen för att erhålla flytande bränslen från den.
brunkol
brunkol är i form av en tät, jordig, träig eller fibrös kolhaltig massa med en brun linje, med ett betydande innehåll av flyktiga bituminösa ämnen. Den har ofta en välbevarad vegetativ trästruktur; frakturen är konkoidal, jordig eller träig; färg brun eller kolsvart; brinner lätt med en rökig låga, avger en obehaglig speciell lukt av brinnande; vid behandling med kaustikkalium ger en mörkbrun vätska. Torr destillation bildar ammoniak, fri eller kombinerad med ättiksyra. Den specifika vikten är 0,5-1,5. Den genomsnittliga kemiska sammansättningen, minus aska: 50-77% (genomsnitt 63%) kol, 26-37% (genomsnitt 32%) syre, 3-5% väte och 0-2% kväve.
Bilden nedan är brunkol.
Brunkol skiljer sig, som namnet visar, från kol till färgen (ibland ljusare, ibland mörkare); det finns visserligen även svarta varianter, men i detta fall är de fortfarande bruna i pulver, medan antracit och kol alltid ger ett svart streck på en porslinstallrik. Den väsentliga skillnaden från stenkol ligger i den lägre kolhalten och den betydligt högre halten av bituminösa flyktiga ämnen. Detta förklarar varför brunkol brinner lättare, ger mer rök, lukt och även den ovan nämnda reaktionen med kaustikkali.Kvävehalten är också betydligt sämre än kol.
Torvindustrin idag
Torvresurserna omfattar cirka 400 miljoner hektar, men endast cirka 300 miljoner hektar har tagits i drift. Endast 23 länder i världen är engagerade i torvutvinning. De ledande är Ryssland, där cirka 150 miljoner hektar är koncentrerade, och Kanada, där torvmarker utgör 110 miljoner hektar. Torv är en förnybar resurs och det produceras mycket mer än vad som konsumeras. Världens torvbestånd är koncentrerat till Ryssland, eftersom 60 % av resurserna finns där. Men produktionsmässigt ligger Ryssland på fjärde plats, före Kanada, Finland och Irland.
Endast 30 % av världens torv används till bränsle, resterande 70 % används till trädgårdsodling och jordbruk. Det övre torvlagret har lämpliga egenskaper för djurhållning, blomsterodling, växtodling och grönsaksodling i växthusförhållanden. Torv spelar en viktig roll på världsmarknaden, särskilt vegetabilisk torv, som är den mest exporterade.
Den största torvfyndigheten är koncentrerad i Tver-regionen - 21%. Tack vare detta är Tver-regionen helt försedd med energi och markens bördighet. OJSC "Tvertorf" producerar den största mängden torvprodukter i hela Ryssland. På 90-talet minskade utvinningen av mineralet avsevärt. På grund av krisen har utrustningen upphört att uppdateras, kapaciteten hos företag specialiserade på torv har också minskat. Idag försöker produktionstakten återupptas, men processen kräver betydande finansiering och mer arbetskraft.
Det största problemet som är förknippat med torvindustrin är utvecklingen av ett rättsligt och regelverk. Det finns vissa motsägelser i den rättsliga statusen för torvfyndigheter, som saknar tydlighet i tillämpningen av krediter som tillhandahålls av skattemyndigheten. Det finns också märkbara brister i beräkningen av betalningar och skatter på mark. Därför genomgår torvindustrin idag en allvarlig stagnation.
Den ryska regeringen har satt upp ett mål till 2030 att öka nivån på utvinning och bearbetning av torv för att förbättra inhemska, allierade och jordbruksförhållanden. Det första nödvändiga kriteriet är att förbättra den industriella basen, dvs. att utveckla ny utrustning, först då kan torv effektivt användas vid kraftverk som är specialiserade på värmeförsörjning. I framtiden, på grund av dess fördelaktiga egenskaper, kommer torv att användas i medicin. Torvextraktet är berikat med mineraler, så dess egenskaper är utmärkta för människokroppen, det har en särskilt läkande effekt på huden och subkutan vävnad. Till 2030 kommer det att planeras att återställa torvbasen, bygga pannhus och värmekraftverk i avlägsna regioner, vars huvudresurs kommer att vara torv.
torvmark
Från högmyr, mer sällan från lågt liggande nedbruten torv, skördas de torvmark och torv humusanvänds i och dekorativa.
Torv förbättrar jordens bördighet. För användning som en komponent i jordblandningar för inomhus- och växthusväxter, vittras torvströva i låga och breda högar i tre år, eftersom nygrävda torvströvar innehåller ämnen som är skadliga för de flesta växter (). För att påskynda vittringen och uttvättningen av syror utförs regelbunden skottning. Jordblandningar baserade på torv kännetecknas av betydande fuktkapacitet. I en blandning med sand används torvjord för att så små frön och som huvudkomponent i beredningen av jordblandningar för många skyddade markväxter.
Brytning
Metoder för att utvinna brunkol är liknande för alla fossila kol. Det finns öppna (karriär) och stängda. Den äldsta metoden för underjordisk gruvdrift är adits, lutande brunnar till en kollag med liten tjocklek och ytlig förekomst.Den används i händelse av ekonomisk ineffektivitet i stenbrottsanordningen.
En gruva är en vertikal eller lutande brunn i bergmassan från ytan till kollagen. Denna metod används i djupa kolhaltiga sömmar. Det kännetecknas av höga kostnader för utvunna resurser och hög olycksfrekvens.
Dagbrottsbrytning utförs på ett relativt litet (upp till 100 m) djup av kollagen. Dagbrotts- eller stenbrottsbrytning är det mest ekonomiska, idag bryts cirka 65 % av allt kol på detta sätt. Den största nackdelen med karriärutveckling är de stora skadorna på miljön. Utvinningen av brunkol sker huvudsakligen på ett öppet sätt på grund av det lilla förekomstdjupet. Inledningsvis utförs avlägsnandet av överlagringen (bergskiktet ovanför kollagen). Därefter bryts kolet med borr- och sprängningsmetoden och transporteras med specialiserade (brotts)fordon från gruvplatsen. Överbelastningsoperationer, beroende på lagrets storlek och sammansättning, kan utföras av bulldozrar (med ett löst lager av obetydlig tjocklek) eller skophjulsgrävmaskiner och draglinor (med ett tjockare och tätare berglager).
Ursprung
Brunkol bildar lager av avlagringar av sedimentära bergarter - flingor, ofta av stor tjocklek och längd. Materialet för bildandet av brunkol är olika sorters pyalper, barrträd, träd och torvväxter. Avlagringarna av dessa ämnen sönderdelas gradvis utan tillgång till luft, under vatten, under huvudet av en blandning av lera och sand. Den pyrande processen åtföljs av en konstant frisättning av flyktiga ämnen och leder gradvis till anrikning av växtrester med kol. Brunkol är ett av de första stadierna av metamorfos av sådana växtavlagringar, efter torv. Ytterligare steg - kol, antracit, grafit. Ju längre processen är, desto närmare tillståndet ren kolgrafit. Så, grafit tillhör den azoiska gruppen, kol - till paleozoikum, brunkol - främst till mesozoikum och kenozoikum.
Torvindustri
Torvindustrin är en industrikategori som förser landet med såväl bränsle som gödsel. Idag används torv i jordbruk, kemiska anläggningar, kraftverk.
Så vad är torv? Torv har en karakteristisk brun färg. Det bildas med tiden från praktiskt taget nedbrutna rester av växter, främst mossor. Torvavlagringar är träsk och dammar, som nästan är igenvuxna. I Ryssland ligger områden med torv i skogar. Faktum är att torv består av 60 % kol, vilket gör den till det viktigaste biomaterialet. den har ett ganska högt värmevärde. Torv används också för att tillverka olika värmeisoleringsmaterial, såsom plattor.
Kom ihåg att 2010 i Ryssland var det en fruktansvärd brand i samband med antändning av torvområden, som ett resultat av vilka skogar skadades. Efter händelsen stod det klart att torvnäringen skulle ta lång tid att återhämta sig.
Nu runt om i världen tar emot cirka 25 miljoner ton torv. 1985 nådde torvutvinningen sin topp, nämligen 380 miljoner ton erhölls på ett år. Men sedan 1990-talet har nivån på mineralutvinningen sjunkit avsevärt till 29 miljoner ton.