CC BY
29УДК 622.331:662.64 Яблонев А. Л.
Яблонев Александр Львович, д. т. н., профессор кафедры торфяных машин и оборудования (ТМО) Тверского государственного технического университета (ТвГТУ). Тверь, Академическая, 12. alvovich@ mail.ru
Гусева А .М.
Гусева Анна Михайловна, старший преподаватель кафедры ТМО ТвГТУ E-mail: guseva_ann@mail.ru
Жуков Н.М.
Жуков Никита Михайлович, студент бакалавриата кафедры ТМО ТвГТУ. E-mail: nikitazhukov2@gmail. com
Yablonev A.L.
Yablonev Alexander L., Dr. Sc., Prof. of the Chair of Peat Machinery of the Tver State Technical University (TSTU). Tver State Technical University. Tver, Acade-micheskaya, 12.
Guseva A.M.
Guseva Anna M., Senior Lecturer of the Chair of Peat Machinery of TSTU
Zhukov N.M.
Zhukov Nikita M., Undergraduate student of TSTU
ДОБЫЧА
И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КУСКОВОГО ТОРФЯНОГО ТОПЛИВА
ДЛЯ АРКТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
Аннотация. Развитие северных арктических территорий и создание на них оборонного щита России сопряжены со строительством многочисленных военных баз, городков и др. В связи с этим возникают вопросы коммунально-бытового жизнеобеспечения военнослужащих, среди которых один из главных - отопление. Снабжение арктических территорий жидким нефтяным топливом ведет к засорению тарой в виде пустых бочек зоны, прилегающей к Северному Ледовитому океану, сложностям в доставке и большим расходам на топливо. В то же время использование на данных территориях кускового торфа в качестве топлива позволит снизить как материальные расходы, так и всевозможные риски. Торфяное топливо можно доставлять как воздушным, так и судоходным транспортом, а в перспективе - начать производство кускового торфа в прилегающих к побережью зонах. Положительный опыт по производству торфа в условиях Крайнего Севера имеется.
Ключевые слова: арктические территории, отопление, нефтяное топливо, кусковой торф, твердотопливные котлы, доставка беспосадочным методом, экологическая безопасность, теплотворная способность.
THE EXTRACTION AND USE OF SOD PEAT FUEL FOR ARCTIC CONDITIONS
Annotation. Development of northern Arctic territories and creation on them a defensive board of Russia are accompanied by construction of numerous military bases, towns, etc. In this regard there are questions of household life support of the military personnel among which one of main is heating. Supply of the Arctic territories with liquid oil fuel leads to contamination by a container in the form of empty barrels of a zone adjacent to the Arctic Ocean, difficulties in delivery and to heavy expenses on fuel. At the same time use in these territories of sod peat as fuel will allow to lower both material expenses, and various risks. It is possible to deliver peat fuel with both air, and navigable transport, and in the long term to begin production of sod peat in zones, adjacent to the coast. Positive experiment on production of peat in the conditions of Far North is available.
Key words: Arctic territories, heating, oil fuel, sod peat, solid-fuel boilers, non-boarding method of deliver, ecological safety, calorific value.
Программа комплексного развития арктических территорий от Архангельской области до Дальнего Востока и островов Северного Ледовитого океана подразумевает создание российского оборонного щита вдоль всего побережья, предполагающего строительство военных баз, полигонов, военных городков и учебных центров [1-3]. Как видно из поступающих сообщений в центральной печати и электронной сети, программа действует, причем весьма неплохо. Несколько военных баз и городков, построенных за последнее время на побережье Северного Ледовитого океана, -тому пример.
Поставленная Президентом и правительством РФ задача освоения северных арктических территорий и островов, принадлежащих России, требует детальной проработки коммунально-бытовых вопросов жизнеобеспечения военнослужащих и обслуживающего персонала, в частности - отопления жилья, приготовления пищи и др. Известно, что снабжение их жидким топливом (бензином, дизельным топливом и т. д.) влечет за собой: огромные затраты на доставку топлива морским и воздушным транспортом, скопление в большом количестве в прибрежной полосе тары (сов-
сем недавно около 50 000 бочек были вывезены и утилизированы в «пожарном» режиме (рис.) - об этом сообщали почти все газеты [4]; вообще же засоренность арктического побережья проржавевшим металлоломом, среди которого на первом месте стоят бочки из под нефтяного топлива, оценивается экспертами в 65 000 тонн [2]), а также колоссальные затраты на собственно топливо, так как цена его, по сравнению со всеми остальными видами топлива, весьма высока. Кроме того, указанные виды топлива взрывопожароопасны как в процессе транспортирования, так и в процессе эксплуатации.
В этой связи для экологической безопасности и в целях значительного снижения затрат представляется правильным применение более дешевого, простого в доставке и безопасного, обладающего меньшим удельным весом и зольностью, а также более эффективного в данных условиях торфяного топлива с большой теплотворной способностью, пригодного даже для больших ТЭЦ. Так, например, кусковой торф имеет теплотворную способность при сжигании 3200 Ккал/кг, торфяной брикет - 4200 Ккал/кг, а фрезерный торф -2650 Ккал/кг. Сравнительная теплотворная
Рис. Погрузка, вывоз и утилизация бочек с арктических территорий Fig. Loading, removal and recycling barrels with Arctic territories
Таблица. Сравнение видов топлива по теплотворной способности
Table. Comparison of fuels by calorific value
Вид топлива Теплотворная способность топлива Эквивалент
кКал/кг МДж/кг
Условное топливо 7 000 29,31 1,0
Метан 7 000 29,31 1,0
Донецкий уголь 5044,43-7215,53 21,12-30,21 0,72-1,03
Донецкий антрацит 6515,72-7494,98 27,28-31,38 0,93-1,07
Природный газ 4179,80-5015,76 17,50-21,00 0,60-0,72
Мазут 9527,56-10 857,93 39,89-45,46 1,36-1,55
Бензин 10 506,83-11 278,30 43,99-47,22 1,50-1,61
Керосин 10 506,83-10 998,85 43,99-46,05 1,50-1,57
Дрова березовые (влажность 25-30%) 2980 12,48 0,43
Торф фрезерный (влажность 40%) 2650 11,10 0,38
Торф кусковой (влажность 33%) 3200 13,40 0,46
Торфяной брикет (влажность 16%) 4200 17,58 0,60
способность различных видов топлива представлена в табл., составленной по материалам многочисленных источников.
Из всех перечисленных видов торфяного топлива наиболее уместным для арктических условий при использовании для отопления и хозяйственных нужд военных баз и городков представляется кусковой торф, добываемый в полевых условиях и не требующий каких-либо дополнительных производственных площадей. Это легкое (плотность 300-400 кг/м3) и безопасное топливо для его перевозки любым видом транспорта. Доставлять кусковой торф можно, например, транспортными вертолетами, применяя возвратную тару, изготовленную из легкого материала (например - стек-лопастика) по принципу и подобию морских контейнеров, осуществляя разгрузку беспосадочным методом. Отсутствие необходимости посадочных операций во много раз обезопасит сами полеты, т. к. известно, что большая часть аварийных случаев происходит не во время полетов, а во время взлета и посадки. Обилие речных артерий, впадающих в Северный Ледовитый океан, позволит беспрепятственно доставлять торфяное топливо во время летней навигации к побережью, делая необходимые запасы на много времени вперед.
Вместе с тем, по мере развития процесса и осуществления разведки местности можно было бы перейти к добыче торфа на местах, ибо торфяные болота располагаются в России во всех климатических зонах. Колоссальное
их количество сосредоточено и в прилегающих районах [5, 6]. Так, например, разведанные и оцененные на 2014 год запасы торфа для Дальневосточного, Северо-Западного и Сибирского федеральных округов составляют: Камчатская обл. - 4407,6 млн т, Сахалинская обл. - 1077,2 млн т, Хабаровский край -1213,3 млн т, Магаданская обл. - 74,4 млн т, Приморский край - 197,1 млн т, Республика Саха - 28,1 млн т, Амурская обл. - 1590,5 млн т, Архангельская обл. - 3933,7 млн т, Мурманская обл. - 882,3 млн т, Республика Карелия -2347,5 млн т, Республика Коми - 7562,4 млн т, Красноярский край - 3761,8 млн т.
Следует отметить, что производственные опыты по добыче кускового торфа даже в условиях Крайнего Севера (г. Нарьян-Мар) уже проводились отечественными учеными и производственниками. Они показали абсолютную возможность добычи кускового топливного торфа в условиях Крайнего Севера послойно-поверхностным способом. В центральной части России такой способ оправдан для производства фрезерного торфа. Кусковой же торф добывается либо из карьера методом стилки, либо фрезформовочным методом. Но районы Крайнего Севера характеризуются наличием вечной мерзлоты с постепенным оттаиванием в летний период. Оттаивание мерзлоты на 1 сентября наблюдалось на глубину не более 0,5 м. Поскольку начинать сезон добычи кускового торфа необходимо не 1 сентября, а гораздо ранее, учеными был предложен послойно-
поверхностный способ, для чего разработана и создана фрезформовочная машина КДН-2М (комбайн добывающий навесной), которая при максимальной глубине фрезерования 150 мм и рабочей скорости до 0,492 км/ч имела производительность 2,16 тонн воздушно-сухого торфа за час чистой работы [7].
Запасы торфа извлекаются открытым способом с поверхности, не требуют подземных разработок и строительства шахт. За сезон короткого лета протяженностью около 1 месяца можно осуществить полный цикл производства кускового торфа и около 10-15 циклов производства фрезерного торфа, пригодного к последующему брикетированию в заводских условиях, а сильные ветра, свойственные северным территориям, способствовали бы ускорению процессов естественной сушки торфа [8].
Сжигание кускового торфа для отопления и приготовления пищи, как и любого другого подобного топлива, производится в твердотопливных топках печей и котлов теплопро-изводительностью от 0,3 до 5 МВт, которые уже используются в Российской армии. Низкое содержание в выбросах серы и азота, а также низкая начальная зольность торфяного топлива делают его привлекательным и в экологическом плане.
Разведанные запасы торфа в России составляют более 175,6 млрд тонн [8]. При этом торфяные болота и, естественно, торф обладают свойством возобновления, или естественного прироста, которое отмечено даже на законодательном уровне. Его ежегодный прирост по России составляет около 250 млн тонн. А на основании Федерального закона № 268-ФЗ «О внесении изменений в ФЗ «Об электроэнергетике»» торф может считаться полноправным заменителем всех видов теплоэнергетического топлива.
Для разработки торфяных месторождений используются специальная техника и технологии, приспособление которых под конкретные географические условия производства - задача ученых и инженеров.
Тверской государственный технический университет, являющийся правопреемником Московского торфяного института, с начала своего основания ведет работы в области технологии и комплексной механизации торфяного производства. В его составе есть высококвалифицированные кадры, работающие на
кафедрах, связанных с обеспечением добычи и переработки торфа. Поэтому специалисты ТвГТУ готовы:
• произвести разведку конкретных месторождений и обосновать возможность их разработки на топливо;
• детально проработать схему доставки торфяного топлива на горные, степные, островные и другие труднодоступные места;
• разработать технологическую схему сжигания торфяного топлива;
• в случае организации добычи торфа в северных районах разработать технологическую схему производства торфа, рекомендовать необходимую для этого технику, разработать систему складирования и хранения топлива. Непозволительно использовать дорогое,
труднодоставляемое и опасное нефтяное топливо в то время, когда его полная противоположность лежит под ногами!
Библиографический список
1. Аванов А. На островах Северного Ледовитого океана завершено обустройство российских военных баз. URL: http://mbsz. ru/?p=22848 (дата обращения 09.05.2018).
2. Минобороны обустроило четыре военных базы в Северном Ледовитом океане. URL: http://www.interfax.ru/russia/484489 (дата обращения 09.05.2018).
3. Русский бросок на Север. URL: https:// topwar.ru/44870-russkiy-brosok-na-sever. html (дата обращения 09.05.2018).
4. Президенту доложили о вывозе 50 тыс. ржавых бочек с арктических островов. URL: https://topwar.ru/112268-prezidentu-dolozhili-o-vyvoze-50-tys-rzhavyh-bochek-s-arkticheskih-ostrovov.html (дата обращения 09.05.2018).
5. Евзеров В.Я. Торфяные месторождения Мурманской области // В.Я. Евзеров / Вестник ВГУ серия «Геология». - 2012. - № 2. -С. 153-157.
6. Запивалов Н.П. Торфяные ресурсы Сибири -нетронутые богатства под ногами // Н.П. Запивалов / ЭКО. - 2011. - № 8. -С. 104-112.
7. Евсеев В.Н. Добыча торфяного топлива на Крайнем Севере / В.Н. Евсеев, Г.И. Куж-ман, А.А. Соколов. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960. - 48 с.
8. Яблонев А.Л. Проектирование торфодобывающих предприятий / А.Л. Яблонев. -Тверь: ТвГТУ 2016. - 168 с.
