Технология

Сырье

Торф – органическая горная порода. Запасы торфа огромны. Основные запасы расположены в России. Торфяные месторождения распространены во всех климатических зонах. Суммарная площадь торфяных месторождений стран мира оценивается в 176 млн. гектар, с запасами торфа 500млрд. тонн. Наибольшие запасы торфа сосредоточены в странах СНГ ( 40% территорий), Индонезия (15,7%), Финляндия (7,0%), Канаде (7,0%), США (7,0%), Китае (5,4%), Швеции (2,4%). Разведанные запасы торфа в России составляют 154583,6 млн. тонн. Основными потребителями торфа являются сельское хозяйство и промышленно-энергетический комплекс. Разработка торфяных месторождений производится исключительно открытым способом. В настоящее время торф (в основном) используется для получения разных видов удобрений. В энергетике он используется как топочное сырье, посредством химической реакции горение. Торф – восполнимое природой минеральное сырье. Так, например, ежегодный прирост его на территории Западной Сибири (в пересчете на сухое вещество) составляет 10-20 млн. тонн.

Запасы торфа в млн. тонн (Россия):
Нечерноземная зона	36 014,2
Северо-Западный регион	19 972,8
Центральный регион	4 963,5
Уральский регион	9 158,9
Западно-Сибирский регион	107 774,1
Восточно-Сибирский регион	3 972,9
Дальневосточный регион	6 103,7
Калининградская область	311,6

Элементный химический состав торфа (в основном) представляют:

• Углерод (С) – 60%
• Кислород (О) – 33%
• Водород (Н) – 5%
• Азот (N) – 2%

Таким образом, торф по своему химическому составу относится к углеводородному сырью.

Переработка сырья

Как выше уже отмечалось, в настоящее время, торф используется (в основном) для нужд сельского хозяйства, в виде удобрений и только незначительная часть в энергетическом комплексе (Шатурская ГРЭС) и старых поселковых котельных (поселки оставшиеся от торфодобывающих предприятий). Торфодобывающая промышленность, некогда самостоятельная отрасль промышленности СССР, сегодня несет жалкое существование. Не вдаваясь в подробности причин такого состояния, можно сказать, что отказ от применения торфа в энергетики вызван, прежде всего, применением морально и физически устаревших технологий переработки торфа, как энергетического ресурса. Казалось бы, имея теплоту сгорания в два раза ниже мазута, но стоимость в пять раз ниже, торф экономически выгоднее (как энергетическое сырье) мазута. Однако, применяемые технологии сводят на нет эту экономическую выгоду. Перед нами встал вопрос – как эффективнее использовать горючие составляющие торфа (С и Н) при «внутренном балласте» О. На этот вопрос химическая физика давно дала ответ!!! Произведите термическую деструкцию торфа. После анализа технологий термической деструкции торфа, нами был выбран процесс пиролиза торфа, а именно – «быстрый пиролиз торфа (БПТ)».

Процесс быстрого пиролиза торфа основан на теории фазовых переходов. Химико-физически представляет собой взрывной разрыв связей по цепочкам углерод-углерод, углерод-водород и т.д. При этом, реакции носят преимущественно экзотермический характер, поэтому процесс быстрого пиролиза торфа сопровождается выделением тепловой энергии, за счет чего обеспечивается поддержание необходимого рабочего температурного режима всего процесса, что существенно отличает его от медленного традиционного пиролиза. Другими словами, медленный пиролиз сопровождается постоянными энергетическими затратами (подводимыми из вне), при этом скорость увеличения температуры измеряется градусы в минуту и т.п.

При быстром пиролизе (БП) скорость нагрева вещества велика (свыше 1000 град. в секунду). БП характеризуется непрерывным производством и невысокой энергоемкостью. Теоретические основы БП физически описываются «Теорией фазовых переходов». На простом языке это выглядит так:

• все вещества могут находиться в твердом, жидком и газообразном состоянии;
• между этими состояниями существуют границы;
• переход вещества из одного состояния в другое сопровождается либо поглощением тепловой энергии, либо выделением ее;
• кроме этого, существует граница существования самого вещества (спинодаль), при приближении к которой вещество находится в метастабильном (неопределенном) состоянии, со структурными изменениями как на молекулярном, так и атомарном уровне;
• если воздействовать на вещество, с высокой скоростью, высокой температурой (достаточной для приближения вещества к границе существования), то происходит взрывное «вскипание» (фазовый взрыв), которое сопровождается выделением большого количества тепловой энергии и изменением структуры вещества.