misnikov_o_s_tehnologiya_i_kompleksnaya_mehanizaciya_otkryty (1)

131

дискового лущильника ЛДГ-10, штабелирование с помощью бульдозера ДЗ-42 или бульдозера-штабелера БШР-1, погрузка в транспортные средства тракторным погрузчиком МТТ-12 или гидравлическим краном МТТ-16 и вывозка с использованием большегрузных автомобилей с прицепами.

Можно применять другую технологию: экскавация, транспорт, выгрузка, разравнивание так же, как и в предыдущем случае, а на сушке, уборке и штабелировании можно применять фрезбарабаны, ворошилки, валкователи, уборочные машины (или погрузчики с прицепами) и штабелеры. Далее – все, как в технологической схеме, описанной выше. При этом глубина рыхления будет примерно 0,02 м, циклы ежедневными и количество их за сезон может быть доведено до 30. При этом за сезон может быть высушен и убран слой толщиной 0,8...1,0 м.

При необходимости промораживания всего добываемого сапропеля следует поступать аналогично технологии сушки и уборки сапропеля из отстойников. При этом необходим двойной запас площадей для сушки сапропеля. Разравнивание слоя нужно выполнить до наступления холодов. Толщина слоя должна обеспечить надежное промерзание сапропеля.

На уборке высушенного послойно сапропеля возможно применение погрузчиков типа МТТ-17, работающих с прицепом МТП-24Б или колесными прицепами ПТК-2, если их проходимость достаточна.

При уборке сапропеля плавающими грейферными кранами из-под воды рекомендуется устройство аккумулятора неподалеку от уреза воды. Сапропель, поступающий в баржах от места выемки, разгружают при помощи берегового грейферного крана непосредственно в аккумулятор. Там он разбавляется водой до нужной концентрации и при помощи грунтового насоса перекачивается в отстойники.

Возможен другой вариант: экскавируемый сапропель доставляют к берегу, перегружают в транспортные прицепы и вывозят на поля стилки и сушки. Далее – все, как в случае с добычей торфосапропелевой смеси.

132

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тенденции развития топливно-энергетической отрасли в Российской Федерации, как и во всем мире, несомненно приведут к более широкому использованию различных видов биомассы и местных органических ресурсов. Естественно, что для решения задач по применению местных энергоносителей в энергетике, промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и коммунально-бытовом секторе необходимо создание новых комбинированных способов получения твердых топлив, а также высокоэффективных методов их применения. В новых технологиях местное биотопливо должно являться не только источником тепла, но и ценным сырьем для химической, строительной и других отраслей промышленности.

Сложный состав органического вещества торфа и сапропеля позволяет решать ряд задач не только по их прямому сжиганию, но и пиролитической переработке с получением твердых, жидких и газообразных продуктов. В этом направлении развиваются исследования отечественных и зарубежных ученых. Большое внимание уделяется применению каталитических процессов в их химической переработке.

Перспективы использования торфа и сапропеля в производстве различных строительных материалов давно не являются экзотикой, особенно для специалистов, занимающихся добычей и переработкой органических и органоминеральных биогенных ресурсов. В последнее десятилетие активно ведутся научные работы по применению торфяных и сапропелевых гранулированных заполнителей для легких бетонов и созданию конструкционнотеплоизоляционных блоков. И хотя, несмотря на многие положительные свойства биогенных ресурсов, многие производители осторожно относятся к идее использования органических материалов в строительстве, консерватизм мышления в этом направлении будет постепенно преодолеваться по мере появления таких новинок на рынке строительных материалов.

Несмотря на бурное развитие научных исследований и инновационных технологий по переработке торфа и сапропеля, большой проблемой в последние годы стало обеспечение этих отраслей сырьем. Приходится практически заново выстраивать торфо- и сапропеледобывающие предприятия, большинство из которых не функционируют. В связи с практически полным отсутствием отечественного торфяного машиностроения в учебном пособии основное внимание уделяется технологическим процессам с использованием зарубежного оборудования концернов VAPO OY, SUOKONE OY (Финляндия) и фирмы HERBST (Ирландия).

Торфяная отрасль Российской Федерации на настоящий момент утратила лидирующие позиции по объемам промышленной добычи, уступив их таким странам, как Финляндия, Канада, Ирландия, но точка падения пройдена. Наша страна до сих пор сохраняет приоритет в научном обосновании новых ресурсо- и энергосберегающих технологий добычи и переработки органических и органоминеральных биогенных материалов.

133

Приложение 1

Содержание технологических расчетов участка по добыче кускового торфа фрезформовочным способом

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Площадь торфяного месторождения в границах балансовых запасов (F б , га) или годовая программа добычи (Р год , тыс. т); географическое расположение месторождения (область); тип торфяной залежи; степень разложения (R т , %); пнистость (П н , %); влажность естественная (w е , %); влажность эксплуатационная (w э , %); средняя глубина залежи (h з , м); максимальная глубина залежи (h max, м); толщина очесного слоя (h оч, м); толщина придонного слоя (h пс , м); уборочная влажность кусков (w уб , %); диаметр кусков в начале сушки (d н , м); равновесное влагосодержание кусков (W р , кг/кг); коэффициент циклового сбора ( сб ); потери залежи из-за несоответствия кондиционной: степени разложения (П 3 , %); зольности

(П 4 , %).

СЫРЬЕВАЯ БАЗА Балансовые запасы (V б , м 3 )

V б = F б h ср .

Потери балансовых запасов:

1)на уточнение границ: П 1 = 4…8 % от V б ;

2)под сооружениями: П 2 = 1…2 % от V б ;

3)из-за несоответствия степени разложения П 3 (определяются по характеристикам залежи);

4)из-за повышенной зольности П 4 (определяются по характеристикам залежи);

5) на очесный слой: П5					100 hоч			, % от объема вырабатываемых запасов
						hср
(V выр , м3 )
						4
				Vвыр Vб (100 Пi ) /100 ;
						1
6) на придонный слой:				П6			100 hпс		,% от объема вырабатываемых запа-
							К ос hср
сов;
Кос	γе (100 wе )		, где е,			э – плотность залежи при естественной и экс-
	γ	(100 w )
	з	э

плуатационной влажности, кг/м 3 ; 7) по условиям осушения: П 7 = 2…6 % от объема вырабатываемых запасов;

где пм

134

8) на пень: П 8 = П нз ,	если пнистость		залежи		превышает 1,5 %, иначе
П 8 = 0.
Промышленные запасы (V пр , м 3 и Р пр , т)
				8
				100 Пi
Vпр	Vб Кб ;	Кб		1		,
				100

где К б – коэффициент использования балансовых запасов.

Р	V	ρ 10 3 ;	ρ	γе	(100 wе )	,
пр	пр			(100 wу )

где – выход готовой продукции из 1 м 3 торфяной залежи, кг/м 3 ; w у – условная влажность кускового торфа (w у = 33 %).

ГОДОВАЯ ПРОГРАММА ДОБЫЧИ КУСКОВОГО ТОРФА

Ргод Рпр βпм / Тпм ,

– коэффициент выработки запасов торфа за период работы предприятия с полной мощностью ( пм = 0,85); Т пм – продолжительность периода работы с полной мощностью (Т пм = 15…35 лет). Если Р год задается, то расчет выполняется в обратном порядке с целью определения площади участка.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДОБЫЧИ КУСКОВОГО ТОРФА

Продолжительность технологического цикла ( ц , дн.)

τц τос 10 1,

где ос – продолжительность сушки кусков торфа в полевых условиях, ч.

Продолжительность сушки кускового торфа ( ос )

Интенсивность сушки кусков в постоянном периоде (i п , кг/м 2 ч) iп iи А Kсл ехр( β Kсл ) ,

где – постоянная испарителя ( = 0,588 – белый песок); i и – календарная испаряемость (кг/м 2 ч); А – постоянная формы куска (А = 5,33 для цилиндрических кусков); К сл – критерий слоя; – величина, зависящая от усадки кусков.

А d

fн

;

β

2,5

; К

Рс (1 Wн )

,

н V

2,2 К

ус

сл

d

н

н

н

где d н , f н и V н – диаметр, поверхность и объем куска, м, м 2, м 3; К ус – коэффициент усадки кусков при сушке; Р с – загрузка поля в пересчете на су-

135

хое вещество, кг/м 2; W н , н – влагосодержание (кг/кг) и плотность (кг/м 3 ) кусков в начале сушки.

	Рс		fш Кэγз		; Wн			wэ		,
			Ш(1	Wн )			100		wэ

где f ш – площадь сечения фрезеруемой щели, м 2 ; К э – коэффициент потерь торфа при экскавации; з – плотность залежи при w э , кг/м 3 ; Ш – ширина стилки фрезформовочной машины.

f щ h ш b щ К щ или	fщ/	h ш b щ К щ	,
		cos α

где h щ , b щ – глубина и ширина щели, м; К щ – коэффициент уширения щели из-за биения фрезы (К щ 1,1); f щ – сечение щели, образуемое фрезой, имеющей наклон на угол , м 2 ; ( = 15 , машина МТК-12А).

Первое критическое влагосодержание

				dн (1 Wн )		4
Wкр	Wп	В	iп
				А γн		π

105 0,9

,

где W п – влагосодержание поверхности кусков в конце постоянного периода сушки, кг/кг; В – величина обратно пропорциональная коэффициенту диффузии.

		1	0,316
				; В 0,365	0,117К , если К		0,9;
W 1,02
п					ус	ус
		К ус
				В 0,26,	если К ус 0,9.

Коэффициент изменения поверхности кусков в постоянном периоде

		1 0,5К ус (Wн Wкр )	0,667
К FП
		1 К усWн	.

Продолжительность сушки кусков в постоянном периоде ( п , ч)

	τп Рс (Wн	Wкр )		Кз		,
			К	FП	i
					п

где К з – коэффициент увеличения продолжительности сушки кусков из-за влагообмена с подстилающим слоем залежи, зависящий от влагосодержания этого слоя (W сл ).

Учитывая, что осадки, выпадающие в ходе сушки, существенно увеличивают влажность верхнего слоя, условно можно принять W сл = W н .

Коэффициент изменения поверхности кусков в убывающем периоде сушки

136

1 0,5 К ус

0,667

(Wкр Wк )

КFУ

,

1 К

ус Wн

где W к – конечное влагосодержание кусков, кг/кг, Wк

wуб

.

100

wуб

Продолжительность сушки кусков в убывающем периоде ( уб , ч)

Р

Wкр Wр

Wкр

Wр

уб

с

ln

Кз .

iп

КFУ

Wк

Wр

Общая продолжительность сушки ( о , ч)

0 п у .

Продолжительность сушки с учетом осадков ( ос , ч)

	τос			τо	iп	,
			iп	h Кос

где h – среднегодовое количество осадков кг/(м 2 ч); К ос – коэффициент поглощения осадков кусковым торфом.

Кос 3R,9 0,015(Wн Wк ) .

Продолжительность сезона добычи кускового торфа (Т с , дней)

Продолжительность сезона определяется числом дней между его началом и концом (см. таблицу).

Сроки начала и окончания сезона добычи кускового торфа фрезформовочным способом

Область расположения	Начало	Конец
торфопредприятия	сезона	сезона
Ленинградская, Псковская, Нов-
городская, Тверская, Вологод-
ская, Ярославская, Костромская,	10. 05	10. 09
Кировская, Екатеринбургская ,
Тюменская
Смоленская, Московская, Вла-
димирская, Ивановская, Нижего-	10. 05	15. 09
родская

Число технологических циклов (n ц )

		Т с	Т10	τ
					ц
nц							,
			τц

где Т 10 – число дней с осадками более 10 кг/м 2.

100 wу

100 wэ

137

Цикловой сбор кускового торфа (q ц , т/га)

q ц =10 h сл з К э К су К w ,

f

где h сл – теоретическая толщина слоя сработки залежи за цикл, hсл Шщ ,

м; з – плотность залежи при w э , кг/м 3 ; К э , К су , K w – коэффициенты: потерь при экскавации (К э 0,9), потерь при сушке и уборке (К су 0,9) пере-

счета массы с эксплуатационной влажности на условную, Kw .

Сезонный сбор кускового торфа (q с , т/га)

			q с = q ц n ц .
	Сработка залежи за сезон добычи
1.	На площади нетто при w э
		Н н = h сл К э К су n ц .
2.	На площади брутто при w э
	Н б		Н н	;		К ип		Fкн		,
			К ип					Fкб
где К ип – коэффициент использования площади, F кб – площадь карты брут-
то, га; F кн – площадь карты нетто, га.
		Н е			Н	б
3.	На площади брутто при w е						.
					К ос
4.	С учетом удаления пней Н е п Н е					100			, где П з		– пнистость залежи
						100 Пз

при w е , %.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ МАШИН

Производительность, количество фрезформовочных машин и уточнение программы производства

Производительность торфяной залежи (Q, м 3 /ч)

Q fщ υраб Кэ Кυ Кц Кt ,

где f щ – сечение щели, м 2 ; раб – рабочая скорость машины, м/ч; К э , К , К ц , К t – коэффициенты: потерь при экскавации, использования скорости,

	использования циклового	времени,		использования рабочего времени.
	(К э = 0,9; К =0,9; К t = 0,8).
	Кц	tрх	;	tрх		Lрх		;
		tрх tвсп				υраб	Кυ

138

tвсп

tпр tпов ;

tпр

Lпр

; Lпр

Вк 2 Rпов ;

υпр К

υ

t

2 Lпов

;

L

π Rпов

,

пов

υпов Кυ пов

пов

2

где В к – ширина карты, м; R пов – радиус поворота машины, м. Максимально возможная скорость машины исходя из производи-

тельности фрезы, м/ч,

υмакс	Qфр	; Qфр		3600Vф n Кн	,
	fщ Кυ
				Кр
где Q фр – производительность фрезы,			м 3/ч; V ф – максимальный объем

торфа, экскавируемый фрезой за 1 оборот, м 3 ; n – частота вращения фрезы, 1/с; К н , К р – коэффициенты фактического наполнения торфом объема фрезы и разрыхления торфа (К н =0,2…0,3; К р = 1,2).

V ф = F н l ср ,

где F н – площадь рабочей поверхности ножа, м 2 ; l ср – длина окружности фрезы, проходящей по средним точкам поверхности ножей, м.

F	π d 2	; F b h;	l	2πR		;	R 0,5( Д h),
					ср
н	4	н	ср				ср

где d – диаметр ножа, м; Д – диаметр фрезы, м; b – ширина ножа, м; h – высота ножа, м; R ср – средний радиус фрезы, м.

макс уменьшается в зависимости от пнистости фрезеруемой залежи введением в расчет коэффициента К пн .

	Пнистость слоя	0	0,5	1,0	1,5
	(П с , %)
	К пн	1	0,95	0,9	0,8

П

Пс К з 1,5 % ,

ос

если П с > 1,5 % , то залежь корчуется и в расчет принимают остаточную пнистость П ост = П с (1 – К кач ), К кач – коэффициент качества корчевания

(К кач = 0,6…0,7).

υмакс/ υмакс Кпн .

В качестве рабочей скорости ( раб ) принимают ближайшую меньшую по паспорту трактора (если у него есть коробка переключения передач) или скорость, округленную в меньшую сторону до целых значений (если трактор оборудован механизмом бесступенчатого изменения скоростей).

Производительность за час в тоннах при условной влажности

Р	Q γэ (100 wэ ) Ксу	.
	100 wу

139

Производительность за сезон в тоннах при условной влажности

Рсез Р t Км (Тс τц ) ,

где t – продолжительность работы машин в день, ч; К м – коэффициент уменьшения числа рабочих дней в сезоне по метеоусловиям (К м = 0,6…0,7), увеличивается с севера на юг.

Количество фрезформовочных машин

Nффм	Ргод	/
		, принято Nффм .
		Рсез

Уточненная программа производства

Ргод/ Рсез Nффм .

Производительность и количество машин по сушке

Технологическая схема сушки (ТСС)

Принимается решение о том, какие, в каком порядке и на какой части площади (охват обработкой) выполняются операции по сушке кусков. Операции: ворочка, повторная ворочка, валкование, переукладка валков. Охват площадей обработкой может изменяться от 0 до 100 %. Охват обработкой можно выразить в долях единицы и обозначить как коэффициенты:

К 1 , К 2 , К 3 , К 4 .

Производительность (га/ч)

S = 10-4 b к р К в К v К ц К t ,

где b к – ширина захвата, м; V р – рабочая скорость на операции, м/ч; К в, К , К ц, К t – коэффициенты: использования ширины захвата; скорости; циклового и рабочего времени.

Производительность готовой продукции (т/га)

Р S qц .

Производительность сезонная (га)

Sсез Км S t (Tc τц ) ,

где К м = 0,5…0,65 (увеличение с севера на юг); t = 16 ч. Производительность сезонная готовой продукции (т)

Рсез

Sсез

qц .

Количество машин по сушке

К1

К2

К3

К4

Nc

Fраз

,

Sсез

Sсез 2

Sсез3

Sсез 4

100 wуб

140
где F раз – развернутая площадь полей сушки	Fразв	Ргод	, га.
		qц

Производительность и количество уборочных машин

Производительность (га/ч)

S = 10 -4 b к р К в К К ц К t ,

где b к – ширина захвата уборочной машины (если уборка ведется из расстила) или ширина захвата валкователя (если уборка ведется из валков), м; К в – коэффициент использования ширины захвата машины или валкователя.

Для контроля определяется ширина захвата, необходимая для нормального наполнения бункера (К н = 0,9…1,0) при стандартной длине рабочего прохода, или длина рабочего прохода при стандартной ширине захвата:

	10 V К			н	γ/		10 V К		н	γ/
bр	уб				нас	или lр	уб			нас	,
	l	р	q/				b	q/
			ц				р		ц

где V уб – объем бункера уборочной машины, м 3 ; К н – коэффициент наполнения бункера; нас – насыпная плотность убираемого торфа (при w уб ), кг/м 3 ; l р – длина рабочего прохода; q ц – цикловой сбор, пересчитанный на уборочную влажность, т/га;

qуб qц (100 wу ) .

Коэффициент наполнения бункера должен быть в пределах 0,6…1,0. Иначе необходимо изменять l р или b р . Длина связана с расстоянием между валовыми каналами. Ширина захвата валкователя может быть уменьшена.

b р = b к К в ; К в = (В к – А)/(n b к ),

b к – конструктивная ширина захвата; В к – ширина карты, м; А – незастилаемая часть карты, м; n – округленное в большую сторону число рабочих проходов валкователя на карте n = (В к – А)/b к .

Производительность готовой продукции (т/ч)

Р = S q ц .

Производительность сезонная (т)

Рсез Км S t (Tc τц ) ,

где К м = 0,5…0,65 (увеличение с севера на юг); t = 16 ч. Количество уборочных машин

	N уб	Р /	.
		год
			Рсез

Уборка кускового торфа погрузчиками непрерывного действия с гусеничным или колесным прицепом

Обычно при такой схеме уборка кускового торфа ведется из валков.