Coal abstract

Eseu pe tema:

1 Formarea cărbunelui
2 Tipuri de cărbune
- 2.1 Antracit
- 2.2 Cărbunele
- 2.3 Carbune brun
3 Exploatarea cărbunelui
4 Rezervele de cărbune realizate
5 Cărbune în Rusia
- 5.1 Istoria extracției cărbunelui în Rusia
- 5.2 Exploatarea și depozitarea cărbunelui în Rusia
  - 5.2.1 Cele mai mari depozite promițătoare
- 5.3 Cei mai mari producători ruși de cărbune
- 5.4 Cele mai mari companii de cărbune din Rusia
6 Cei mai mari producători de cărbune (SUA)
7 Consumul de cărbune
8 Utilizarea cărbunelui
- 8.1 Costul cărbunelui
- 8.2 Gazeificarea cărbunelui
- 8.3 Încălzirea cărbunelui
- 8.4 Cărbunele ca combustibil
- 8.5 Căldura specifică de ardere a cărbunelui în comparație cu alte substanțe
notițe

Cărbunele este un tip de combustibil fosil format din părți ale plantelor antice subterane fără acces la oxigen. Numele internațional de carbon provine de la lat. carbō ("cărbune"). Cărbunele a fost primul dintre combustibilii fosili utilizați de om. El a permis să facă o revoluție industrială, care, la rândul său, a contribuit la dezvoltarea industriei cărbunelui, oferindu-i o tehnologie mai modernă.

În medie, arderea unui kilogram din acest tip de carburant duce la eliberarea a 2,93 kg de CO2 și permite obținerea a 6,67 kWh de energie sau, cu o eficiență de 30%, 2,0 kWh de energie electrică. În 1960, cărbunele au produs aproximativ jumătate din producția energetică mondială, până în 1970, cota sa scăzuse la o treime. Utilizarea cărbunelui crește în perioadele cu prețuri ridicate pentru petrol și alte resurse energetice.

1. Formarea cărbunelui

Pentru formarea cărbunelui este necesară o acumulare abundentă de masă vegetală. În turbării antice, începând cu perioada devoniană (acum 416 milioane de ani), s-au acumulat materii organice, din care s-au format cărbuni fosili fără acces la oxigen. Majoritatea depozitelor industriale de cărbune fosil aparțin acestei perioade, deși există și depozite mai tinere. Vârsta celor mai vechi cărbuni este estimată la aproximativ 300-400 milioane de ani [1].

Cărbunele se formează în condițiile în care materialul vegetal putrezit se acumulează mai rapid decât descompunerea bacteriană. Situația ideală pentru acest lucru este creată în mlaștini, unde apa stătătoare, epuizată de oxigen, împiedică activitatea vitală a bacteriilor și astfel protejează masa vegetală de distrugerea completă. Într-o anumită etapă a procesului, acizii eliberați în timpul acestuia împiedică o activitate bacteriană suplimentară. Deci, există turbă - produsul inițial pentru formarea cărbunelui. Dacă apoi este îngropată sub alte depozite, turba se confruntă cu compresie și, pierzând apă și gaze, este transformată în cărbune.

Sub presiunea straturilor de sedimente de 1 km grosime dintr-un strat de turbă de 20 de metri, se obține un strat de cărbune brun de 4 metri grosime. Dacă adâncimea de înmormântare a materialului vegetal ajunge la 3 kilometri, atunci același strat de turbă se va transforma într-un strat de cărbune de 2 metri grosime. La o adâncime mai mare, aproximativ 6 kilometri și la o temperatură mai ridicată, un strat de turbă de 20 de metri devine un strat de antracit de 1,5 metri grosime.

În rezultatele mișcării crustei pământului, cusăturile de cărbune au cunoscut o înălțare și o îndoire. De-a lungul timpului, protuberanțele prăbușit din cauza eroziunii sau combustie spontană, și coborâtă a rămas în bazine puțin adânci largi în care cărbunele este la un nivel nu mai puțin de 900 de metri de sol. Educație strate de cărbune cele mai puternice asociate cu zone ale scoarței terestre, care, pentru o perioadă considerabilă de timp - milioane de ani - au fost supuse unor tasări tectonică treptată la o rată de acumulare de turbă pe suprafață. În unele cazuri, cum ar fi, de exemplu, în Hat Creek (engleză) rusă. (Canada), grosimea unei cusături de cărbune poate atinge 500 m și mai mult. [2]

2. Tipuri de cărbune

Cărbunele, ca și petrolul și gazele, este o substanță organică care a suferit o descompunere lentă sub influența proceselor biologice și geologice. Baza formării cărbunelui este reziduurile de plante. În funcție de gradul de conversie și cantitatea specifică de carbon din cărbune, se disting patru tipuri: cărbuni bruni (lignit), cărbuni, antracit și grafit. În țările occidentale, există o clasificare puțin diferită - lignit, cărbune subbituminos, cărbune bituminos, antracit și, respectiv, grafit.

2.1. antracit

Antracitul este cărbune de cel mai înalt grad de cocsificare, care este cel mai adânc încălzit de la cărbuni fosili. Caracterizat de densitate ridicată și luciu. Conține carbon de 95%. Se utilizează ca combustibil solid cu conținut ridicat de calorii (valoarea calorifică 6800-8350 kcal / kg). Au cea mai mare căldură de combustie, dar nu se aprind. Formată din cărbune cu presiune și temperatură în creștere la adâncimi de aproximativ 6 kilometri.

2.2. cărbune

Cărbunele este o rocă sedimentară, produsă de descompunerea adâncă a rămășițelor de plante (ferigi de copaci, coarne și turme, precum și primele gimnosperme). Majoritatea depozitelor de cărbune au fost formate în perioada paleozoică, în special în perioada Carbonifer, cu aproximativ 300-350 milioane de ani în urmă. Conform compoziției chimice a cărbunelui este un amestec de compuși aromatici policiclici cu greutate moleculară mare, cu o mare fracțiune de masă de carbon și apă și substanțe volatile, cu cantități mici de impurități minerale, combustia cărbunelui care formează cenușă. Cărbunele fosilă diferă între ele în raportul componentelor constitutive, ceea ce determină căldura lor de ardere. Un număr de compuși organici în compoziția cărbunelui are proprietăți carcinogene.

2.3. Carbune maro

Carbune maro - cărbune fosil solid format din turbă, conține 65-70% carbon, are o culoare maro, cea mai tânără cărbune fosil. Folosit ca combustibil local, precum și materii prime chimice. Conține multă apă (43%) și, prin urmare, are o valoare calorică redusă. În plus, conține un număr mare de substanțe volatile (până la 50%). Formată din rămășițele organice moarte sub presiune de sarcină și sub influența temperaturii ridicate la adâncimi de ordinul 1 kilometru.

3. Exploatarea cărbunelui

Metodele de extracție a cărbunelui depind de adâncimea apariției acestuia. Dezvoltarea se desfășoară în mod deschis în minele de cărbune, în cazul în care adâncimea cusăturii de cărbune nu depășește 100 de metri. Destul de des, și astfel de cazuri în care, cu o adâncire din ce în ce mai mare a minei de cărbune, este în continuare profitabil să se dezvolte un depozit de cărbune printr-o metodă subterană. Pentru extragerea cărbunelui din adâncimi miniere sunt folosite minele. Cele mai adânci mine de pe teritoriul Federației Ruse produc cărbune de la un nivel de peste 1200 de metri.

În depozitele de cărbune, împreună cu cărbunele, există multe tipuri de resurse geologice care au importanță pentru consumatori. Acestea includ rocile gazdă ca materii prime pentru industria construcțiilor, a apelor subterane, a metanului de cusături de cărbune, a elementelor rare și dispersate, inclusiv a metalelor prețioase și a compușilor acestora. De exemplu, unele cărbuni sunt îmbogățite cu germaniu.

4. Rezervele de cărbune dovedite

5. Cărbune în Rusia

5.1. Istoria extracției cărbunelui în Rusia

Peter a întâlnit prima dată cu cărbune în 1696, revenind din prima campanie Azov în zona actualului oraș Shakhty (înainte de revoluția Aleksandrovsk-Grushevsk). În rest, pe țărmul Kalmius, regelui i sa arătat o bucată de negru, minerală bine arsă. "Acest mineral, dacă nu pentru noi, atunci descendenții noștri vor fi de mare folos", a spus Petru I.

În 1722, Berg-bord a oferit VI Gennin responsabil de Ural și plantele din Siberia „trebuie să diligența mină de cărbune, precum și în alte țări europene, în scopul de a costa add-on pădurile de aceste cărbuni a fost de ajutor.“

Formarea industriei cărbunelui în Rusia datează din primul trimestru al secolului al XIX-lea. când principalele bazine de cărbune au fost deja descoperite.

5.2. Extracția și rezervele de cărbune în Rusia

Extracția cărbunelui în Rusia (RSFSR). milioane de tone [5]

5.2.1. Cele mai mari depozite promițătoare

5.3. Cei mai mari producători ruși de cărbune

SUEK - 79,5 milioane de tone.
Kuzbassrazrezugol - 39,3 milioane de tone.
Yuzhkuzbassugol - 18,1 milioane de tone.
Sud Kuzbass - 15,6 milioane de tone.
Krasnoyarskkrayugol - 3,7 milioane de tone.

5.4. Cele mai mari companii de cărbune din Rusia

6. Cei mai mari producători de cărbune (SUA)

În Anglia, în 1735, au învățat să pulverizeze fierul pe cocs. Utilizarea cărbunelui este diversă. Este folosit ca gospodărie, combustibil energetic, materii prime pentru industria metalurgică și chimică, precum și pentru extragerea de elemente rare și dispersate din acesta. Foarte promițătoare este lichefierea (hidrogenarea) cărbunelui cu formarea combustibilului lichid. Pentru a produce 1 t de petrol, se consumă 2-3 tone de cărbune, în timpul embargoului, Africa de Sud aproape că și-a asigurat complet combustibilul în detrimentul acestei tehnologii. Din cărbuni se obține grafitul artificial.

8.1. Costul cărbunelui

8.2. Gazeificarea cărbunelui

Această direcție a utilizării cărbunelui este asociată cu așa-numita utilizare "non-energetică". Este vorba de prelucrarea cărbunelui în alte tipuri de combustibil (de exemplu în gaze inflamabile, cocs de temperatură medie etc.), care preced sau însoțesc recepția de energie termică din acesta. De exemplu, în Germania, în timpul celui de-al doilea război mondial, tehnologiile de gazeificare a cărbunelui au fost utilizate în mod activ pentru a produce combustibil pentru motoare. In Africa de Sud, la uzina SASOL folosind tehnologia presurizată de gazeificare stratificat, prima dezvoltare care au fost efectuate și în Germania, în 30-40-e ai secolului XX, acum din cărbune brun produce mai mult de 100 de produse. (Acest proces de gazificare este, de asemenea, cunoscut sub numele de "calea Lurgi".)

În URSS, tehnologia gazeificarea cărbunelui, în special, este dezvoltat în mod activ în Institutul de Cercetare și Proiectare privind dezvoltarea bazinului carbonifer Kansk-Achinsk (KATEKNIIugol), în scopul de a îmbunătăți utilizarea cărbunelui brun Kansk-Achinsk. Angajații Institutului au dezvoltat o serie de tehnologii unice pentru prelucrarea cărbunelui și cărbunelui de cenușă cu conținut scăzut de cenușă. Aceste cărbuni pot fi supuse procesării energiei în produse valoroase, cum ar fi cocsul cu temperatură medie. capabilă să servească drept înlocuitor pentru cocsul clasic într-o serie de procese metalurgice, gaze combustibile. adecvate, de exemplu, pentru arderea în cazanele pe gaz ca înlocuitor al gazelor naturale și a gazului de sinteză. care pot fi utilizate în producția de combustibili hidrocarbonați sintetici. Arderea combustibililor obținuți ca urmare a prelucrării energetice și tehnologice a cărbunelui aduce un câștig semnificativ indicatorilor de emisie în raport cu arderea cărbunelui brut.

Trebuie remarcat, unele diferențe caracteristice stratificată cărbunelui tehnologia de gazeificare dutom transformat din procesul de gazeificare directă, una dintre speciile care (gazeificare sub presiune) este utilizată pe plantă SASOL în Africa de Sud. Produs în procesul convertește un gaz inflamabil, spre deosebire de procesul direct, nu conține produse de piroliză de cărbune, astfel încât procesul de convertit nu necesită sistem complex și costisitor de curățare a gazelor. În plus, convertiții proces pot organiza gazeificare incompletă (carbonizare) a cărbunelui. Astfel a produs produs două imediat util: cocs mediu de temperatură (carbonizate) și un gaz combustibil. Avantajul procesului de gazificare directă, pe de altă parte, îl reprezintă productivitatea ridicată. În perioada de tehnologii mai active de gazificare a cărbunelui (prima jumătate a secolului XX) este condus la lipsa aproape completă de interes în procesul stratificat transformă gazeificarea cărbunelui. Cu toate acestea, condițiile actuale de piață sunt de așa natură încât costul doar un cocs de temperatură medie produsă în convertiti procesul de gazeificare a cărbunelui (carbonizare), pentru a compensa toate costurile producției sale. Trecând produs - un gaz combustibil, adecvat pentru arderea gazelor în cazane pentru producerea de energie termică și / sau electrice - în acest caz un mod condiționat zero cost. Această circumstanță asigură o atractivă investiție ridicată a acestei tehnologii.

Un alt cunoscut brun tehnologia de gazeificare a cărbunelui este procesarea Power Technology a cărbunelui în cocs și temperatura mediului de energie termică într-un combustibil cu pat fluidizat (fluidizat). Un avantaj important al acestei tehnologii îl reprezintă posibilitatea de implementare a acesteia prin reconstrucția cazanelor tipice pe bază de cărbune. În același timp, capacitatea cazanului de energie termică rămâne la același nivel. Un proiect similar este reconstrucția unui cazan tipic este pus în aplicare, de exemplu, în secțiunea „Berezovski“ (regiunea Krasnoyarsk, Rusia). În comparație cu stratul de tehnologie de gazeificare a cărbunelui de procesare Power Technology a cărbunelui în cocs de temperatură medie într-un pat fluidizat diferă semnificativ mai mare (de 15-20 de ori mai mare) de performanță. [6]

vezi Vehicul cu generator de gaz
a se vedea combustibilul pe cărbune

8.3. Coeficientul de lichefiere a cărbunelui

vezi sinteza Fischer-Tropsch

8.4. Cărbune ca combustibil

Rolul cărbunelui în balanța energetică

Dificultăți în utilizarea cărbunelui ca și combustibil energetic

În ciuda schimbărilor economice actuale, costul unei tone de combustibil convențional (aici) pe cărbune este în majoritatea cazurilor cel mai mic în comparație cu combustibilul și gazele. Principala dificultate în utilizarea cărbunelui este nivelul ridicat al emisiilor provenite din arderea cărbunelui - gaze și solide (cenușă). În majoritatea țărilor dezvoltate, inclusiv în Rusia, există cerințe stricte pentru nivelul emisiilor permise pentru arderea cărbunelui. În țările UE, se aplică sancțiuni penale severe la centralele de cogenerare care depășesc normele (până la 50 de euro pentru fiecare kWh de energie electrică produsă). O ieșire dintr-o situație este folosirea unor filtre diferite (de exemplu, electrofiltre) în gazele de gaze de combustibil sau arderea cărbunelui sub formă de suspensii de cărbune de apă (combustibil de cărbune de apă). În ultimul caz, datorită temperaturii scăzute de ardere a cărbunelui, emisiile de NOx (temperatura NOx) sunt reduse semnificativ (până la 70%). Cenușele din arderea cărbunelui pot fi utilizate în unele cazuri în industria construcțiilor. Chiar și în URSS, au fost elaborate GOST-uri care prevăd adăugarea de cenușă la zgura de ciment Portland. Dificultatea utilizării cenușii este că cenușa este îndepărtată în majoritatea cazurilor prin îndepărtarea cenușii hidraulice, ceea ce face dificilă încărcarea acesteia pentru transport și utilizare ulterioară.

8.5. Căldura specifică de ardere a cărbunelui în comparație cu alte substanțe

Căldură specifică de ardere, MJ / kg

Pagina anterioară

Pagina următoare