Переработка торфа и биомассы

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.