Украинский торф: некоторые проблемы и перспективы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Украинский торф: некоторые проблемы и перспективы

Украина - наиболее южная европейская страна, в которой торфяные ресурсы имеют промышленное значение: геологические запасы торфа составляют 2,17 миллиарда тонн. Сравнительно теплый климат активизировал процессы распада органического вещества растений-торфообразователей, поэтому степень разложения украинских торфов достаточно высока. Характер водного питания торфяных болот и состав растительности обусловливают образование торфа преимущественно низинного типа: в общем балансе его доля достигает 96%. Грунтовые воды содержат в себе много минеральных солей, формирующих минеральную составляющую вначале растений, а впоследствии - вещества торфа. Много торфяных месторождений сформировалось и развивалось в поймах рек. Вода этих рек (особенно - в период весеннего половодья) привносит с прилегающих территорий в торфяную залежь значительное количество минеральных частиц. Перечисленные факторы объясняют довольно высокую зольность украинских торфов. Авторами проанализирована средняя зольность 76,8% балансовых запасов торфа Украины и установлено, что 52,2% из них имеют некондиционную для топлива зольность (более 23%) [1].

В течение многих десятилетий торф в Украине использовался в двух главных направлениях: как топливо и как основа для изготовления компостов, которые десятками тонн на гектар вносили на поля для повышения плодородия почвы. В настоящее время торфяное топливо производится преимущественно в виде торфяных брикетов, значительно меньшей мерой - в виде торфяных гранул. Производство компостов практически прекратилось из-за высоких затрат на их внесение.

В Украине на основе низинного торфа выпускаются питательные грунты для выращивания цветов и огородных растений. Низинный торф имеет определенное преимущество над широко известным в мире верховым (белым) торфом: в низинном торфе в 1,5-2 раза больше гуминовых веществ, чем в торфе верховом [2]. Гуминовые вещества является природным стимулятором и могут использоваться для регулирования структурообразования почв с малым содержанием гумуса. Они улучшают водный, воздушный и питательный режимы почвы. Опрыскивание растений гуматами натрия в малых дозах дает заметную прибавку урожая.

Почему же во всем мире более распространенным и известным субстратом является верховой торф? Причин несколько, но одна из них очень важна: верховой торф меньше слеживается и уплотняется, поэтому аэрация корней растений остается достаточной в течение длительного времени. Низинный же торф подвергается слеживанию, а при поливе - измельчению и кольматации, отчего его способность пропускать воздух резко ухудшается, корни растения недополучают кислород, и развитие растения замедляется. Наши производители нашли способ предотвращения уплотнения торфа: вводят в состав питательного грунта материалы-антиуплотнители. Это может быть кора деревьев, песок, цеолит. Первые два компонента известны всем, их можно найти практически везде. А цеолиты - это природные минералы с микропористой молекулярной структурой, хорошие сорбенты и ионообменники. Крупное месторождение цеолитов разрабатывается в Закарпатской области, поэтому приобрести этот недорогой материал не является проблемой. Потребитель имеет возможность сам приготовить смесь торфа с антиуплотнителем, или использовать готовую.

Таким образом, использование материалов-антиуплотнителей в значительной степени решает проблему обеспечения достаточной воздухопроницаемости питательного грунта, что позволяет расширить применение низинного торфа как субстрата для выращивания растений. И садоводы, и цветоводы, и огородники при использовании этих субстратов знают: быстрое развитие растений обеспечивается естественным компонентом низинного торфа - гуминовыми веществами.

Топливное направление использования украинского торфа сегодня приобретает особую актуальность, становится элементом государственной энергетической политики, направленной на расширение применения местных, альтернативных и возобновляемых источников энергии. Плотный низинный торф с высокой степенью разложения - хорошее топливо. Но, как упоминалось выше, к сожалению, украинские торфа нередко имеют повышенную зольность, что снижает теплоту сгорания торфяного топлива. На основании анализа торфов 17 торфяных месторождений один из авторов этой статьи получил эмпирическое уравнение [3], которое очень наглядно демонстрирует отрицательное влияние зольности (А^d) на низшую теплоту сгорания () торфа как рабочего топлива:

торф компост грунт цеолит

= 11,60 - 0,14·А^d, МДж/кг.

Высокая зольность торфа также порождает дополнительные проблемы, связанные с золообразованием, и, в конечном итоге, снижает технико-экономическую эффективность «торфяной энергетики».

На протяжении всех лет работы украинской торфяной промышленности разрабатывались лишь те месторождения, на которых залегал не слишком зольный торф. Значительные запасы торфа были отнесены к категории неперспективных. Однако возрастание спроса на местные топлива побуждает к разработке и высокозольных месторождений. Сегодня в Украине изготавливают топлива (главным образом гранулы-пеллеты) из смесей торфа и древесины или другой биомассы. В этом случае используются свойства низинного торфа как вяжущего компонента. Добавка торфа увеличивает прочность топливных брикетов и гранул [4]. По нашим наблюдениям, добавка к древесине 30% и более торфа значительно увеличивает водостойкость гранул. Древесные гранулы и гранулы из смеси древесины с низинным торфом на несколько минут были погружены в воду, вынуты и просушены. Древесные гранулы сразу же рассыпались, а древесно-торфяные после просушки на открытом воздухе остались невредимыми, причем их влажность увеличилась незначительно. Эти обстоятельства способствуют сохранению надлежащих кондиций топлива при его транспортировке и хранении в условиях повышенной влажности.

Топливные гранулы (пеллеты) и брикеты выпускаются преимущественно для потребителей коммунально-бытового сектора. Однако в некоторых странах (наилучшим примером является Финляндия) в качестве биотоплива на тепловых электростанциях используют фрезерный торф и его смесь с древесными отходами. Начата подготовительная работа по сооружению подобных энергетических объектов и в Украине. Лидером данного направления является молодая энергетическая компания «Зеленая Энергия Т». В сотрудничестве с финскими коллегами она начала практическую работу по сооружению ТЭС. В этих условиях очень важно обеспечить такие объекты достаточным количеством топлива невысокой зольности, поэтому вопрос снижения содержания минеральных включений в торфе приобретает большое значение. Эти минеральные включения имеют разную природу и происхождение, но для большинства пойменных месторождений главным минеральным компонентом является кварцевый песок.

Такой характер зольности украинского торфа вселяет надежды относительно возможности его эффективного обогащения путем изъятия значительной части зольных элементов, ведь авторы этой статьи установили, что 40-50% золы торфа сосредоточено в мелких классах крупности 0,1-1,0 мм. Предельная минимальная зольность, до которой можно обогащать высокозольных торф, составляет 10-14%. Проведенные исследования показали, что методы пневматической сепарации позволяют использовать потенциал обогащения торфа примерно наполовину. Поэтому в настоящее время ведется работа как по совершенствованию техники и технологии пневматической сепарации, так и изучается обогащаемость торфа иными сухими методами обогащения.

По нашему мнению, принципиальная технологическая схема производства топлива из высокозольного торфа должна состоять из следующих технологических операций: сушки, измельчения, обеспыливания, сухого обогащения (пневматической сепарации или отсадки, сепарации трением или на вибрационных поверхностях) и прессования (если производятся брикеты или гранулы).

Расчеты показывают, что обогащение высокозольного торфа даст возможность дополнительно вовлечь около 0,3 млрд. т этого молодого каустобиолита в разряд балансовых запасов для нужд украинской энергетики.

Эффективность проверенных методов обогащения достаточна для использования в производственных условиях, но нужно искать новые, более эффективные, и авторы публикации в данном направлении работают.

Выбор места строительства работающего на торфе объекта энергетики представляет собою отдельную серьезную многофакторную задачу. При увеличении дальности перевозок сравнительно низкокалорийного торфяного топлива экономическая эффективность его использования резко снижается. Поэтому район строительства ТЭС (ТЭЦ) должен иметь необходимые (реально доступные и пригодные для разработки) ресурсы торфа. Опыт той же Финляндии и соседней Белоруссии показывает, что чрезвычайно желательно иметь в регионе также источники древесного топлива: отходов деревообработки, маломерной древесины рубок ухода (осветления, прочистки, прореживания, проходных), кустарников и пней, удаляемых при лесных культуртехнических работах. Актуальным для центральных и восточных областей Украины является и бурый уголь, который по главным своим качествам не слишком сильно отличается от низинного торфа высокой степени разложения и может успешно сжигаться в специальных топках вместе с фрезерным торфом и древесной щепой. Повторяясь, заметим, что выбор места размещения ТЭС (ТЭС), определение ее оптимальной мощности, обоснование типа системы сжигания топлива - эти и другие вопросы представляют собой отдельную и непростую задачу. Она тесно связана с другой темой - созданием новой для Украины организацией надежной поставки местных топлив на станции.

А пока можно сказать, что обе названные «проблемы» типичного для Украины низинного торфа - слеживаемость и высокая зольность - могут быть весьма успешно преодолены, поэтому, при надлежащей поддержке дальнейших исследований и корректном менеджменте, украинский торф имеет хорошую перспективу эффективного использования.

Литература

1. Стадник О.С., Гнєушев В.О. Використання торфових ресурсів України з урахуванням їх балансу у природі. / Проблеми раціонального використання соціально-економічного та природно-ресурсного потенціалу регіону: фінансова політика та інвестиції. - Зб. наук. праць. - Вип. XVI № 4. - Київ: СЕУ / Рівне: НУВГП, 2010. - С. 480-488.

2. Физика и химия торфа: Учеб. пособие для вузов/ И.И.Лиштван, Е.Т. Базин, Н.И. Гамаюнов, А.А. Терентьев. - М.: Недра, 1989. - 304 с.

3. Гнєушев В.О. Переробка торфу в паливні брикети: Навч. посібник. - Рівне: НУВГП, 2008 р. - 212 с.

4. Корінчук Д.М. Розробка композиційного палива на основі торфу і рослинної біомаси для використання в теплоенергетичних установках. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук. - К.: Інститут технічної теплофізики НАН України. - 2010. - 20 с.

Размещено на Allbest.ru