Файл: Лазарев А.В. Технология производства торфа учеб. пособие.pdf

грунтовые воды опускаются не менее чем на 0,3—0,4 м. В течение сезона грунтовые воды при выпадении атмосферных осадков под­ нимаются на сравнительно короткие отрезки времени.

Придонные слои торфяной залежи срабатываются в последний год эксплуатации поля при уровне грунтовых вод 0,3—0,5 м с тем, чтобы чрезмерно не заглублять осушительную сеть в минеральный грунт и избегать больших затрат на содержание полей, которые

воставшееся короткое время разработки могут не окупиться. Уровень грунтовых вод в торфяной залежи не только регулирует

капиллярное подпитывание фрезерного торфа в расстиле, но и оказы­ вает влияние на начальное влагосодержание фрезеруемого слоя залежи и подстила, являющееся одним из существенных факторов, определяющих показатели производства торфа фрезерным способом. Повышение начальной влажности способствует снижению темпера­ туры подстила, что, в свою очередь, приводит к некоторому охлажде­ нию слоя фрезерного торфа и снижению интенсивности испарения.

При повышенной начальной влажности фрезерного слоя тре­ буется больше испарять влаги и время сушки фрезерного торфа увели­ чивается. В таких случаях для обеспечения досушки торфа до требуе­ мого состояния к установленному сроку прибегают к уменьшению глубины фрезерования и циклового сбора. С понижением начальной влажности глубина фрезерования и цикловой сбор повышаются.

На более влажном подстиле увеличиваются потери фрезерной крошки от приминания гусеницами трактора и колесами ворошилок, подфрезеровывание сырой крошки рабочими органами ворошилок и валкователей, нарушается рельеф поверхности поля, на которой образуются местные понижения или выбоины. Это затрудняет фрезе­ рование на заданную глубину по всей площади карты. Сушка слоя с неравномерной по площади карты глубиной замедляется.

Начальная влажность фрезеруемого слоя залежи оказывает существенное влияние и на число технологических циклов за сезон. Чем суше залежь, тем меньше затрачивается времени на просушку площади после дождей й тем быстрее она входит в эксплуатацию.

Уровень грунтовых вод и начальное влагосодержание фрезе­ руемого слоя залежи поддаются регулированию в довольно широком диапазоне. Это достигается изменением расстояния между картовыми канавами и их глубины, а также надлежащим содержанием осушитель­ ной сети в процессе эксплуатации, без которого вообще нельзя полу­ чать фрезерный торф.

Сушка фрезерного торфа верхового типа, состоящего из более крупных частиц и обладающего повышенной пористостью по сравне­ нию с торфом низинного типа, протекает несколько интенсивнее. Однако такой торф обладает и увеличенной влагоемкостью. Поэтому указанное преимущество торфа верхового типа заметно только в периоды устойчивой погоды. В неустойчивую погоду, когда сравни­ тельно часто выпадают дожди, и при невысоком напряжении солнеч­ ной радиации, вследствие увеличенного намокания путем влагообмена и от дождей на полях с залежью верхового типа, по сравнению

41

с низинным, удается высушивать торфа несколько меньше. В на­ стоящее время условно считается, что сушка торфа верхового и низинного типов равной степени разложения протекает с одинаковой интенсивностью. Но так как торф верхового типа обладает увели­ ченным начальным влагосодержанием, то продолжительность его сушки выше, что отрицательно отражается на сборе торфа.

Что касается степени разложения, то ее влияние на процесс сушки сказывается только при верховом типе залежи. С понижением степени разложения слой такого торфа становится более рыхлым

и сушка его протекает в целом быстрее. Однако начальная влажность н влагоемкость при пониженной степени разложения, как правило, выше, в результате высушивать торф до установленной влажности удается только в периоды устойчивой погоды и за более длительное время. Существенной разницы в интенсивности сушки торфа низин­ ного типа при степени разложения 15% и более не замечается.

Отрицательное влияние низкой степени разложения на процесс сушки и производство фрезерного торфа в целом, как отмечалось выше, можно уменьшить осуществлением дополнительной перера­ ботки торфяной залежи как при подготовке торфяного месторождения

кэксплуатации, так и во время циклового фрезерования, а также формованием фрезерной крошки в куски оптимальных размеров.

Мерзлый слой торфяной залежи, который остается после зимы к началу сезона, обладая низкой температурой, охлаждает как оттаявший уже подстил, так и расположенный на нем фрезерный торф в расстиле. Вследствие этого интенсивность испарения из слоя торфа падает, особенно при расположении мерзлого слоя залежи на глубине до 30 см. Поэтому сезон производства фрезерного торфа может начинаться при условии оттаивания торфяной залежи на минимальную глубину 30 см.

§ 13. Влияние технологических факторов на процесс сушки

Группу технологических факторов сушки составляют толщина, структура строения и пористость сушимого слоя фрезерного торфа, размер отдельных частиц и фракционный состав фрезерной крошки, степень переработки торфяной залежи при фрезеровании, число ворошений и время их выполнения, а также величина конечной влажности готового торфа.

Если метеорологические факторы являются независимыми от человека, то все технологические факторы при соответствующей технике и организации производства можно регулировать и этим обеспечивать наиболее полное использование погодных возмож­ ностей. В этом состоит основное отличие технологических факторов от остальных.

Слой фрезерного торфа по толщине, строению и фракционному составу должен быть таким, при котором в сложившихся метеороло­ гических условиях достигается наибольшая интенсивность испарения и обеспечивается наиболее полное использование тепла солнечных

42

лучей и воздушных масс; он должен полностью закрывать подсти­ лающую поверхность, с тем чтобы не допускать нерационального расхода тепла на прогревание подстила.

Перечисленные требования могут быть выполнены, если слой фрезерного торфа будет состоять из одинаковых по величине и форме частиц оптимального размера и при расположении этих частиц в один-два ряда. В таком слое все частицы будут в одинаковой сте­ пени находиться под воздействием солнечных лучей и воздушных масс, что обеспечит максимальную интенсивность испарения и одновременное их высыхание к установленному сроку.

При одинаковой загрузке поля, исчисленной по сухому веществу, и при всех прочих равных условиях оптимальный размер частиц, при котором слой фрезерного торфа высыхает с наиболее высокой интенсивностью, находится в диапазоне 10—25 мм. Такой слой обладает достаточно высокой пористостью, увеличивающей обмен воздуха между частицами и уменьшающей контакт слоя с подсти­ лающим грунтом.

Слой фрезерного торфа из более крупных частиц сохнет медлен­ нее. Хотя он и обладает большей пористостью, но образуемая на поверхности во всех случаях в первый период сушки сухая корка создает у крупных частиц, по сравнению с мелкими, больше пре­ пятствий к продвижению влаги из внутренних слоев к испаряющей поверхности и сушка замедляется.

Суммарная поверхность испарения слоя с уменьшением размера частиц увеличивается. Но это явление связано с уменьшением по­ ристости слоя и увеличением его плотности, что, в свою очередь, уменьшает обмен воздуха между частицами и увеличивает контакт с подстилающим грунтом. В этих условиях сухая корка, образуемая на поверхности слоя в первые часы сушки, создает больше пре­ пятствий для перемещения влаги к испаряющей поверхности, чем в слое из более крупных частиц. В результате слой из частиц ме­ нее 10 мм, по сравнению со слоем из частиц оптимального размера, сохнет с меньшей интенсивностью.

Фрезерный торф оптимального фракционного состава создается машинами, которые одновременно производят фрезерование торфя­ ной залежи, переработку* и формирование фрезерной крошки на частицы установленных размеров.

С применением современных фрезерных барабанов получают разнообразный по фракционному составу фрезерный торф, в котором наряду с частицами оптимального размера содержится довольно большое количество мелкой крошки. Интенсивность испарения из такого слоя снижается. Сушка фрезерного торфа, разнородного по фракционному составу, протекает неравномерно. В то время как крупные частицы еще требуют сушки, мелкие достигли необходимого состояния, закрывают сырые частицы от прямого воздействия сол­ нечных лучей и задерживают из них испарение влаги.

На процесс сушки слоя фрезерного торфа из частиц разнообраз­ ных размеров существенное влияние оказывают начальная толщина

43

слоя, число ворошений и время проведения всех технологических

операций цикла.

Исследованиями, выполненными ВНИИТП в лабораторных усло­ виях, установлено, что интенсивность сушки фрезерного торфа на влагоизолированном подстиле при постоянном режиме облучения

уменьшается с повышением толщины слоя.

Однако при снижении толщины слоя уменьшаются сбор торфа и производительность технологического оборудования в тоннах

ивырастает стоимость выполнения операций. Для повышения про­ изводительности машин требуется увеличивать ширину их захвата

иэтим усложнять конструкцию и снижать надежность работы. Поэтому стремление к снижению глубины сушимого слоя торфа должно всегда сочетаться с требованием выполнения работ без уве­

личения их стоимости и трудоемкости.

При работе по выбранной технологической схеме производства с установленной продолжительностью цикла толщина слоя должна быть такой, чтобы фрезерный торф мог высохнуть до необходимого предела влажности к установленному сроку. При меньшей толщине слой высыхает раньше срока и лежит в ожидании уборки, а тепло солнечных лучей при этом расходуется нерационально; при завыше­ нии толщины слоя сушка затягивается, что влечет за собой увеличе­ ние продолжительности цикла и вызывает простои технологического

оборудования.

Когда слой фрезерного торфа разнороден по фракционному составу и состоит из нескольких рядов частиц, то верхняя его часть уже за несколько первых часов высыхает и образует тонкую сухую корку, которая замедляет процесс испарения из всего слоя, а в опре­ деленных условиях прекращает его совсем. В таких случаях испаре­ ние восстанавливается при ворошении слоя, при котором нижние сырые частицы поднимаются на поверхность, а сухие перемещаются вниз. При ворошении нарушается контакт слоя торфа с подстилом, что также способствует ускорению сушки.

Эффект ворошения увеличивается с ухудшением погодных усло­ вий и повышением числа ворошений. Установлено, что увеличение

удельной поверхности слоя торфа путем рифления, когда поверх­ ность расстила приобретает вид рифов, основания которых примы­ кают друг к другу. Рифленая поверхность создается ворошилками. Если в результате рифления между рифами обнажается подстил, то часть тепла будет расходоваться на нагревание последнего, и ин­ тенсивность испарения из слоя торфа понизится. Разрыв между основанием рифов мояют наблюдаться при незначительной толщине слоя и тогда выгоднее сушить торф в расстиле с гладкой поверх­

ностью.

На величину продолжительности сушки оказывает влияние конечная влажность готового торфа. С уменьшением конечной

44

влажности увеличивается общее количество влаги, подлежащей испарению и уменьшается средняя интенсивность испарения за цикл, так как сушка слоя фрезерного торфа протекает с убывающей скоростью. В результате продолжительность сушки увеличивается. Поэтому в производственных условиях при необходимости досуши­ вать торф до более низкого предела влажности (менее 40%) прибегают к снижению толщины слоя или к увеличению продолжительности цикла. Но оба способа приводят к снижению сбора торфа за сезон с единицы производственной площади. При выборе способа сушки торфа до низких пределов влажности следует учитывать, что увели­ чение продолжительности цикла снижает сезонное число циклов в степени более единицы и поэтому по сравнению со снижением глубины фрезерования является менее рациональным.

§ 14. Расчет продолжительности сушки фрезерного торфа

в многослойном расстиле

Влияние на сушку торфа всего многообразия погодных, почвенных и технологических факторов широко изучалось лабораторией сушки ВНИИТП (И. Д. Соколов) в лабораторных и полевых усло­ виях. Эти исследования позволили выявить влияние на процесс испарения каждого фактора в отдельности и завершились в конце пятидесятых годов разработкой метода расчета продолжительности сушки, по которому

М— величина, характеризующая зависимость сушки от началь­ ного и конечного влагосодержания и толщины слоя фре­

зерного торфа.

В этом методе погодные условия характеризуются напряжением солнечной радиации, психрометрической разностью и скоростью

движения воздуха.

Впоследствии метод расчета продолжительности сушки фрезер­ ного торфа в многослойном расстиле был уточнен лабораторией технологии добычи и сушки торфа Калининского филиала ВНИИТП

где рс — удельное количество абсолютно сухого вещества фре­ зерного торфа в расстиле (удельная загрузка поля),

кгс/м2; ги — интенсивность испарения с водонасыщенной поверх­

ности песка, мм/день;

45