что в географии иногда называют белым углем
Проект Заряд
Автономное энергоснабжение. Свободная и альтернативная энергия будущего. Бестопливные генераторы и «вечные двигатели» в каждый дом!
Белый уголь планеты Земля
Значение каменного угля для человечества преувеличивать не приходится. Востребованность в нем только увеличивается по мере развития путей сообщения и роста промышленности. Между тем, в самом непродолжительном времени предвидится полное истощение каменноугольных запасов на Земле. В качестве альтернативного решения прорабатывается возможность использования энергии водопадов. Именно ее называют белым углем, благодаря которому можно избежать ужасающего энергетического кризиса.
Усилия новейшей техники направляются на то, чтобы стать независимой от каменного угля, или хотя бы максимально бережно его использовать. Паровые машины потребляют теперь не 5% от энергии, которую доставляет уголь, а 25 и даже 35%. По мере возможности эти машины заменяются газомоторами, которые расходуют не уголь, а газ.
Но именно водопады являются самыми серьезными заместителями угля. В них базируются огромные запасы энергии, которые создала природа, и человек может подчинить их. Так, водопады Северной Италии, Швейцарии, Норвегии, знаменитый Ниагара в Америке давно уже работают на пользу человечества. Они приводят в движение динамомашины, которые, в свою очередь, посылают электрическую энергию на огромные расстояния, а там снова превращают ее в механическую.
В настоящее время потребляется ничтожно маленькая часть общей энергии всех водопадов. Можно сказать, что развитие этого дела находится в самом начале своего пути. Те водопады, которые давно эксплуатируются, используются только в незначительной степени. В низвергающихся водах Ниагары, например, скрыто 16 миллионов лошадиных сил, а человек подчинил себе около 300 тысяч, что немногим больше четверти миллиона.
Число водопадов на Земле очень велико, оно намного больше, чем думают обыкновенно. Хорошо известны водопады культурных, цивилизованных стран, но водопадов, не упомянутых в учебниках географии, еще больше. Сумма энергии всех этих водопадов далеко превышает мощность всех работающих паровых машин, вместе взятых. А эта мощность достигает 200 миллионов лошадиных сил.
Стоит сказать также, что реки, их притоки и ручьи тоже можно отнести к белому углю. Они несут в своих водах почти столько же энергии, сколько готовы отдать водопады Земного шара. Использование этих ресурсов сопряжено с необходимостью искусственного переустройства поверхности Земли и определенными техническими и финансовыми трудностями. В этом направлении сделано уже немало, и его развитие продолжать необходимо для поддержания современной жизни на планете.
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Что означает выражение «голубой уголь»
Ветряная мельница, работающая на голубом угле
Действительно, человечеству известно, что уголь может быть черным, бурым или древесным. И поэтому выражение голубой уголь употребляется в переносном смысле. Но что обозначают данным словосочетанием? Дело в том, что существует несколько видов выработки энергии. Так вот под голубым углем понимается энергия, вырабатываемая с помощью движущих сил ветров. Т.е. что-то приводится в действие при помощи ветра, а не при помощи какого-либо топлива. Например, ветряная мельница работает с помощью голубого угля. Поэтому из этого можно сделать, что выражение голубой уголь является образным выражением.
Также не менее интересным выражение является «белый уголь». Этим выражением обозначают энергию водного потока. Примером объекта работающего на белом угле может быть гидроэлектростанция.
Но почему же все-таки ветер – голубой уголь, а вода – белый? Ведь на самом деле у каждого человека вода ассоциируется с голубым цветом (синее море и т.д.). Но голубой цвет воды увы имеет морская вода. А про речную воду такого не скажешь. Хотя, в некоторых словарях можно найти значение выражения голубой уголь в смысле — энергии приливов.
Что в географии иногда называют белым углем
15. Белый и синий уголь
Каждый знает, что поднять ведро воды на второй или третий этаж нелегко. Работу, которую нужно затратить на подъём груза вертикально вверх, в физике подсчитывают так: величину действующей силы умножают на пройденный телом путь. Если ведро с водой весит 10 килограммов и его надо поднять на высоту 5 метров, то для этого должна быть затрачена работа 10 × 5 = 50 килограммометров. Здоровый человек совершит эту работу без особых затруднений. Однако, если ему придётся без отдыха совершать такую прогулку вверх и вниз раз десять, он почувствует усталость.
Работа, затрачиваемая на подъём воды, не пропадает: поднятая на определённую высоту вода заключает в себе больше энергии, чем та же вода, находящаяся внизу. При падении воды эта энергия может быть снова превращена в работу. Обратите внимание, как падающие с крыши капли дождевой воды со временем проделывают на земле или даже на каменной панели целые канавки. «Вода камень точит» — метко говорит пословица.
А какую поистине грандиозную работу совершает вода в природе! Миллионы миллионов тонн воды в виде дождя и снега падают ежегодно на землю с высоты сотен метров. И если бы мы попыталась подсчитать, сколько энергии таит в себе вся эта вода, собранная в одну тучу на высоте в 1 километр, то увидели бы, что для получения такого количества энергии необходимо сжечь миллиарды тонн нефти.
И эта энергия не пропадает бесследно для земли — с течением времени вода сильно изменяет её облик.
Вы, конечно, видели овраги, бороздящие наши равнины. Это результат действия воды. Начиная, может быть, с маленькой колеи, оставленной колесом телеги, вода медленно, но настойчиво размывает почву и прорывает в конце концов глубокий овраг.
Тонны земли уносят в моря воды рек, размывающие берега и дно.
Подземная вода роет себе дорогу в горных породах, вымывая миллионы кубических метров камня, создавая огромные пустоты в виде пещер, вызывая оползни и обвалы.
А ливни, особенно весной, в горах! В июле 1921 года город Алма-Ата испытал последствия такого ливня. У истоков реки Алмаатинки тогда ещё лежал снег. Прошёл ливень. Большой оползень запрудил русло реки выше города. Через несколько часов напор воды прорвал эту плотину, и на город ринулась лавина из воды, гальки, громадных валунов, деревьев и обломков, смытых в верховьях строений (рис. 15).
Рис. 15. Вода принесла на улицы Алма-Аты огромные камни.
Нельзя ли разрушительную силу воды превратить в силу созидающую, заставить падающую воду служить человеку?
Использовать всю энергию природной воды, конечно, не представляется возможным. Но часть её может быть поставлена на службу человеку. Это — энергия быстро текущих рек и водопадов, энергия так называемого «белого угля». Только одни наиболее крупные реки и водопады на всём земном шаре могут дать в одну секунду столько энергии, сколько получается от сжигания почти двухсот тонн нефти. Вот какое богатство представляет вода, текущая с возвышенностей суши к морю! И это богатство неистощимо, оно непрерывно восполняется. Но чтобы воспользоваться им, человек должен был научиться управлять по своему желанию огромными массами воды: направлять бурные потоки в определённые русла и заставлять падающую воду совершать полезную работу. Прошли века упорного труда, прежде чем человеку удалось подчинить своей воле водную стихию.
Чтобы проследить историю использования водных сил в нашей стране, нам придётся заглянуть в седую старину. Много веков назад на Руси строились водяные мельницы — мукомольные (рис. 16), крупорушки, суконовальни. В XVII–XVIII веках водяные колёса стали использоваться на медеплавильных и доменных заводах, и к концу XVIII века в России было уже более трёх тысяч «вододействующих» предприятий. Русские «водяные люди» умели сооружать прочные плотины, стойко выдерживающие напор весенних вод. На Урале и теперь действуют плотины, созданные 200 лет назад замечательными русскими мастерами.
Рис 16. Старинная русская мельница (по рисунку XVIII века).
В начале XVIII века в России началось сооружение каналов. Пётр I создал первый водный путь, соединивший Каспий с Балтийским морем. Решив построить канал в Вышнем Волочке, между Тверцой и Цной (для соединения Волги с бассейном Балтики), Пётр I выписал из Голландии шлюзовых мастеров. Амстердамские инженеры в 1709 году выполнили работу, но выполнили её очень плохо: канал оказался слишком мелким, чтобы по нему могли проходить крупные суда. Прошло десять лет. Русский строитель Михаил Иванович Сердюков начал по собственному проекту работу на канале. Сердюков соорудил регулирующее водохранилище, шлюзы и каналы и в 1722 году успешно закончил дело. К середине XVIII века по новому водному пути ежегодно шло до 12 миллионов пудов товаров.
Для развития русской гидротехники много сделал замечательный строитель Козьма Дмитриевич Фролов. Обычно заводы строились непосредственно у плотин, причём каждое водяное колесо приводило в действие какой-нибудь один механизм: молот, мельницу, воздуходувные мехи и т. д. В 1763–1765 годах на Алтае, на речке Корбалихе Фролов соорудил плотину нового типа и направил воду речки в длинный канал, вдоль которого построил три завода для измельчения и промывки руд, содержащих серебро и золото. Этим удалённым от русла Корбалихи заводам уже не угрожало половодье, столь страшное для заводов, построенных близ плотины. Кроме того, Фролов впервые в мире превратил водяной двигатель в центральный мотор, соединённый с помощью приводов со всеми рабочими и транспортными механизмами предприятия.
Заводы Фролова явились прообразом самого совершенного из современных предприятий — завода-автомата.
В восьмидесятых годах XVIII века на Алтае, на Змеиногорском руднике Фролов построил подземную гидросиловую установку. Вода от сооружённой Фроловым плотины, на речке Змеевке (эта плотина работает и ныне) проходила путь в 2200 метров и приводила в движение водяное колесо лесопильной мельницы и гигантские водоподъёмные и рудоподъёмные подземные колёса. Установка Фролова является самым совершенным инженерным сооружением XVIII века.
По масштабам использования водяной энергии Россия долго была одной из передовых стран. Русские учёные и инженеры внесли большой вклад в развитие гидроэнергетики и гидротехники. Среди них и великий русский учёный М. В. Ломоносов и его современники петербургские академики Д. Бернулли и Л. Эйлер, а в более позднее время — В. Ф. Добротворский, Б. Е. Веденеев, Г. О. Графтио, И. Г. Александров, Б. Р. Бахметьев, В. Е. Тимонов и др.
Однако к началу XX века Россия сильно отстала от Западной Европы. В это время энергия падающей воды стала использоваться для получения электрической энергии.
В 1917 году у нас было всего три гидроэлектростанции с общей мощностью около пяти тысяч киловатт, в то время как гидроэлектростанции Европы давали четыре миллиона киловатт.
С первых же дней победы Великой Октябрьской социалистической революции В. И. Ленин выдвинул задачу электрификации страны: «Только тогда, когда страна будет электрифицирована, когда под промышленность, сельское хозяйство и транспорт будет подведена техническая база современной крупной промышленности, только тогда мы победим окончательно». В годы гражданской войны по замыслу В. И. Ленина был разработан план электрификации нашей Родины, план ГОЭЛРО. По этому плану больше одной трети электрической энергии должен давать «белый уголь».
По плану ГОЭЛРО за 15 лет нужно было выстроить девять крупных электростанций. К 1935 году Советский Союз имел их девятнадцать. В 1926 году дал ток в город Ленина первенец советской гидротехники — Волховская гидроэлектростанция. В 1932 году вступила в строй крупнейшая в Европе Днепровская гидростанция (рис. 17). С 1928 года до начала Великой Отечественной войны было построено 39 гидроэлектростанций. В настоящее время общая мощность советских гидроэлектростанций превышает 20 миллионов киловатт.
Рис. 17. Плотина Днепровской гидроэлектростанции.
Ни в какой другой стране нет таких запасов «белого угля», как у нас. Мы обладаем одной шестой частью его мирового запаса. Это больше, чем во всех государствах Западной Европы, вместе взятых. Преимущества «белого угля» перед другими источниками энергии огромно — электроэнергия, полученная на гидростанциях, в несколько раз дешевле электроэнергии, которую дают, например, тепловые станции.
Есть в природе ещё одни явления, которые могут быть для нас поставщиком громадных количеств энергии, — это морские приливы или, как иногда говорят, «синий уголь». В приливах участвуют большие массы воды (в некоторых местах разница между уровнями полной и малой воды превышает 15 метров). По величине энергии «синий уголь» во много раз превосходит «белый».
Использование мощных запасов этой энергии представляется очень заманчивым.
Известно много проектов гидроэлектростанций с применением «синего угля», однако до сих пор «синий уголь» нигде не используется в крупных масштабах. Связано это с тем, что подъём воды совершается в море два раза в сутки, и сооружение электростанций, использующих этот подъём, очень сложно и дорого. Кроме того, станции часто пришлось бы строить там, где нет близко ни городов, ни промышленных центров, ни других крупных потребителей электроэнергии.
В Северном Ледовитом океане и в Тихом океане, омывающим северные и восточные берега нашей родины, наблюдаются большие приливы, но в Балтийском, Чёрном и Каспийском морях они почти неуловимы и не имеют практического значения. В настоящее время сила приливов используется в основном в судоходстве — для входа больших морских кораблей в устья рек и для подъёма судов в доки.
Уголь
Уголь
У́голь — вид ископаемого топлива, образовавшийся из частей древних растений под землей без доступа кислорода. Международное название углерода происходит от лат. carbō («уголь»)
Уголь был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива. Он позволил совершить промышленную революцию, которая в свою очередь способствовала развитию угольной промышленности, обеспечив её более современной технологией. В 1960 году уголь давал около половины мирового производства энергии, к 1970 году его доля упала до одной трети.
Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов. Основа образования угля — растительные остатки.
Содержание
Антрацит
Антрацит — самый древний из ископаемых углей, уголь наиболее высокой степени углефикации.
Характеризуется большой плотностью и блеском. Содержит 95 % углерода. Применяется как твердое высококалорийное топливо (теплотворность 6800-8350 ккал/кг).
Каменный уголь
Каменный уголь — осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Большинство залежей каменного угля было образовано в палеозое, преимущественно в каменноугольном периоде, примерно 300—350 миллионов лет тому назад.
По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящие в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами. Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75% до 95%.
Бурый уголь
Бурый уголь — твердый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65—70 % углерода, имеет бурый цвет, наиболее молодой из ископаемых углей. Используется как местное топливо, а также как химическое сырье.
Образование угля
Для образования угля необходимо обильное накопление растительной массы. В древних торфяных болотах, начиная с девонского периода, накапливалось органическое вещество, из которого без доступа кислорода формировались ископаемые угли. Большинство промышленных месторождений ископаемого угля относится к этому периоду, хотя существуют и более молодые месторождения. Возраст самых древних углей оценивается примерно в 350 миллионов лет.
Уголь образуется в условиях, когда гниющий растительный материал накапливается быстрее, чем происходит его бактериальное разложение. Идеальная обстановка для этого создаётся в болотах, где стоячая вода, обеднённая кислородом, препятствует жизнедеятельности бактерий и тем самым предохраняет растительную массу от полного разрушения. На определённой стадии процесса выделяемые в ходе его кислоты предотвращают дальнейшую деятельность бактерий. Так возникает торф — исходный продукт для образования угля. Если затем происходит его захоронение под другими наносами, то торф испытывает сжатие и, теряя воду и газы, преобразуется в уголь.
Под давлением наслоений осадков толщиной в 1 километр из 20-метрового слоя торфа получается пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает 3 километров, то такой же слой торфа превратится в пласт каменного угля толщиной 2 метра. На большей глубине, порядка 6 километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становится пластом антрацита толщиной в 1,5 метра.
В результатах движения земной коры угольные пласты испытывали поднятие и складкообразование. С течением времени приподнятые части разрушались за счёт эрозии или самовозгорания, а опущенные сохранялись в широких неглубоких бассейнах, где уголь находится на уровне не менее 900 метров от земной поверхности.
Добыча угля
Способы добычи угля зависят от глубины его залегания. Разработка ведется открытым способом в угольных разрезах, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Нередки и такие случаи, когда при все большем углублении угольного карьера далее выгодно вести разработку угольного месторождения подземным способом. Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров.
Доказанные запасы угля
| Страна | Каменный уголь | Бурый уголь | Всего | % |
|---|---|---|---|---|
| США | 111338 | 135305 | 246643 | 27,1 |
| Россия | 49088 | 107922 | 157010 | 17,3 |
| Китай | 62200 | 52300 | 114500 | 12,6 |
| Индия | 90085 | 2360 | 92445 | 10,2 |
| Австралийский Союз | 38600 | 39900 | 78500 | 8,6 |
| Южная Африка | 48750 | 0 | 48750 | 5,4 |
| Казахстан | 28151 | 3128 | 31279 | 3,4 |
| Украина | 16274 | 17879 | 34153 | 3,8 |
| Польша | 14000 | 0 | 14000 | 1,5 |
| Бразилия | 0 | 10113 | 10113 | 1,1 |
| Германия | 183 | 6556 | 6739 | 0,7 |
| Колумбия | 6230 | 381 | 6611 | 0,7 |
| Канада | 3471 | 3107 | 6578 | 0,7 |
| Чехия | 2094 | 3458 | 5552 | 0,6 |
| Индонезия | 740 | 4228 | 4968 | 0,5 |
| Турция | 278 | 3908 | 4186 | 0,5 |
| Мадагаскар | 198 | 3159 | 3357 | 0,4 |
| Пакистан | 0 | 3050 | 3050 | 0,3 |
| Болгария | 4 | 2183 | 2187 | 0,2 |
| Таиланд | 0 | 1354 | 1354 | 0,1 |
| Северная Корея | 300 | 300 | 600 | 0,1 |
| Новая Зеландия | 33 | 538 | 571 | 0,1 |
| Испания | 200 | 330 | 530 | 0,1 |
| Зимбабве | 502 | 0 | 502 | 0,1 |
| Румыния | 22 | 472 | 494 | 0,1 |
| Венесуэла | 479 | 0 | 479 | 0,1 |
| Всего | 478771 | 430293 | 909064 | 100,0 |
Уголь в России
Виды угля
В России в зависимости от стадии метаморфизма различают: бурые угли, каменные угли, антрациты и графиты. Интересно, что в западных странах имеет место несколько иная классификация: соответственно, лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли, антрациты и графиты.
История добычи угля в России
Пётр I впервые познакомился с углём в 1696 году, возвращаясь из первого Азовского похода в районе нынешнего г. Шахты (до революции Александровск-Грушевск). Во время отдыха на берегу Кальмиуса царю показали кусок чёрного, хорошо горящего минерала. «Сей минерал, если не нам, то потомкам нашим зело полезен будет», — сказал Пётр I.
Рудознавец крепостной крестьянин Григорий Капустин в 1721 году открыл каменный уголь близ притока Северского Донца — реки Курдючьей и доказал его пригодность для использования в кузнечном и железоделательном производствах. В декабре 1722 года Петр I именным указом послал Капустина за пробами угля, а затем было предписано снаряжение специальных экспедиций для разведки угля и руды.
В 1722 году Берг-коллегия предложила В. И. Геннину, ведавшему уральскими и сибирскими заводами, «иметь старание о прииске каменного угля как и в прочих европейских государствах обходятся дабы оным лесам теми угольями было подспорье».
Группа С. Костылева в 1720—1721 годах вела поиски полезных ископаемых в северных предгорьях Алтая. В феврале 1722 года М. Волков сделал заявку на железную руду, найденную им в Томском уезде, и уголь, обнаруженный им в «горелой горе» в семи верстах от Верхотомского острога, на территории современного города Кемерово.
Становление угольной промышленности в России относится к первой четверти XIX в., когда уже были открыты основные угольные бассейны.
Динамику объёмов добычи ископаемого угля в Российской империи можно посмотреть здесь.
Запасы угля в России
В России сосредоточено 5,5 %(почему такая разница с процентом доказанных запасов угля на 2006 год?-потому что большая часть не пригодна к разработке-Сибирь и вечная мерзлота) мировых запасов угля, что составляет более 200 млрд тонн. Из них 70 % приходится на запасы бурого угля.
В России в 2004 году имелся дефицит коксующихся углей марок «Ж» и «К» в размере не менее 10 млн тонн (оценка ВУХИН), что связано с выбытием добывающих мощностей в Воркуте и Кузбассе.
Крупнейшие перспективные месторождения
Эльгинское месторождение (Саха). Принадлежит ОАО «Мечел». Наиболее перспективный объект для открытой разработки — находится на юго-востоке Республики Саха (Якутия) в 415 км к востоку от города Нерюнгри. Площадь месторождения 246 км². Месторождение представляет собой пологую брахисинклинальную асимметричную складку. Угленосны отложения верхней юры и нижнего мела. Основные угольные пласты приурочены к отложениям нерюнгринской (6 пластов мощностью 0,7-17 м) и ундыктанской (18 пластов мощностью также 0,7-17 м) свит. Большая часть ресурсов угля сосредоточена в четырёх пластах y4, y5, н15, н16 обычно сложного строения. Угли в основном полублестящие линзовидно-полосчатые с очень высоким содержанием наиболее ценного компонента — витринита (78-98 %). По степени метаморфизма угли относятся к III (жирной) стадии. Марка угля Ж, группа 2Ж. Угли средне- и высокозольные (15—24 %), малосернистые (0,2 %), малофосфористые (0,01 %), хорошо спекающиеся (Y = 28—37 мм), с высокой теплотой сгорания (28 МДж/кг). Эльгинский уголь можно обогатить до высших мировых стандартов и получить экспортный коксующийся уголь высокого качества. Месторождение представлено мощными (до 17 метров) пологими пластами с перекрывающими отложениями небольшой мощности (коэффициент вскрыши — около 3 куб м на тонну рядового угля), что очень выгодно для организации добычи открытым способом.
Крупнейшие российские производители угля
В 2004 году добыча составляла:
Крупнейшие угольные компании России
Крупнейшие производители угля (США)
В 2004 году добыча составляла:
Потребление угля
Потребление угля в млн тонн.
| Регион | 2001 | 2005 | Изменение |
|---|---|---|---|
| США | 1060 | 1567 | +47,8 % |
| Западная Европа | 574 | 463 | −19,3 % |
| Япония | 166 | 202 | +21,7 % |
| Страны бывшего СССР | 446 | 436 | −2,2 % |
| Китай | 1383 | 2757 | +99,3 % |
| Индия | 360 | 611 | +69,7 % |
| Остальной мир | 1274 | 1538 | +20,7 % |
| ВСЕГО | 5263 | 7574 | +43,9 % |
Применение угля
В Англии в 1735 году научились выплавлять чугун на коксе. Применение каменного угля многообразно. Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырье для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов. Очень перспективным является сжижение (гидрогенизация) угля с образованием жидкого топлива. Для производства 1т нефти расходуется 2-3т каменного угля, в период эмбарго ЮАР практически полностью обеспечивала себя топливом за счёт этой технологии. Из каменных углей получают искусственный графит.
Стоимость угля
Газификация угля
Данное направление утилизации угля связано с его так называемым «неэнергетическим» использованием. Речь идёт о переработке угля в другие виды топлива (например, в горючий газ, среднетемпературный кокс и др.), предшествующей или сопутствующей получению из него тепловой энергии. Например, в Германии в годы Второй мировой войны технологии газификации угля активно применялись для производства моторного топлива. В ЮАР на заводе SASOL с использованием технологии слоевой газификации под давлением, первые разработки которой были также выполнены в Германии в 30-40-е годы XX века, в настоящее время из бурого угля производится более 100 наименований продукции. (Данный процесс газификации известен также под названием «способ Lurgi».)
В СССР технологии газификации угля в частности активно разрабатывались в Научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте по проблемам развития Канско-Ачинского угольного бассейна (КАТЭКНИИуголь) с целью повышения эффективности использования канско-ачинских бурых углей. Сотрудниками института был разработан ряд уникальных технологий переработки низкозольных бурых и каменных углей. Данные угли могут быть подвержены энерготехнологической переработке в такие ценные продукты, как среднетемпературный кокс, способный служить заменителем классическому коксу в ряде металлургических процессов, горючий газ, пригодный, например, для сжигания в газовых котлах в качестве заменителя природного газа, и синтез-газ, который может использоваться при производстве синтетических углеводородных топлив. Сжигание топлив, получаемых в результате энерготехнологической переработки угля, даёт существенный выигрыш в показателях вредных выбросов относительно сжигания исходного угля.
После развала СССР КАТЭКНИИуголь был ликвидирован, а сотрудники института, занимавшиеся разработкой технологий газификации угля, создали собственное предприятие. В 1996 году был построен завод по переработке угля в сорбент и горючий газ в г. Красноярске (Красноярский край, Россия). В основу завода легла запатентованная технология слоевой газификации угля с обращённым дутьём (или обращённый процесс слоевой газификации угля). Этот завод работает и в настоящее время. Ввиду исключительно низких (по сравнению с традиционными технологиями сжигания угля) показателей вредных выбросов он свободно располагается неподалёку от центра города. В дальнейшем на основе этой же технологии был построен также демонстрационный завод по производству бытовых брикетов в Монголии (2008 г.).
Ещё одной известной технологией газификации бурого угля, является энерготехнологическая переработка угля в среднетемпературный кокс и тепловую энергию в установке с псевдоожиженным (кипящим) слоем топлива. Важным преимуществом данной технологии является возможность её реализации путём реконструкции типовых угольных котлов. При этом сохраняется на прежнем уровне производительность котла по тепловой энергии. Подобный проект реконструкции типового котла реализован, например, на разрезе «Берёзовский» (Красноярский край, Россия). В сравнении с технологией слоевой газификации угля энерготехнологическая переработка угля в среднетемпературный кокс в псевдоожиженном слое отличается существенно более высокой (в 15-20 раз выше) производительностью. [3]
Сжижение угля
Уголь в качестве топлива
Роль угля в энергетическом балансе
В России в 2005 году доля угля в энергобалансе страны составляла около 18 процентов (в среднем по миру 39 %), в производстве электроэнергии — немногим более 20 процентов. Доля угля в топливном балансе РАО ЕЭС составила в 2005 году 26 %, а газа — 71 %. В связи с высокими мировыми ценами на газ российское правительство намеревается увеличить долю угля в топливном балансе РАО ЕЭС до 34 % к 2010 году.
Трудности использования угля в качестве энергетического топлива
Несмотря на происходящие экономические изменения, стоимость 1 тонны условного топлива (тут) на угле в большинстве случаев является самой низкой по сравнению с мазутом и газом. Основная трудность использования угля состоит в высоком уровне выбросов от сжигания угля — газообразных и твёрдых (зола). В большинстве развитых стран, включая Россию, действуют жёсткие требования по уровню выбросов, допустимых при сжигании угля. В странах ЕС используются жёсткие штрафные санкции к ТЭЦ, превышающим нормы (вплоть до 50 евро за каждый выработанный МВт*ч электроэнергии). Выходом из ситуации является использование различных фильтров (например, электрофильтров) в газоходах котлов, либо сжигание угля в виде водоугольных суспензий (Водоугольное топливо). В последнем случае из-за более низкой температуры горения угля существенно (до 70 %) снижаются выбросы оксидов NOx (температурный NOx). Зола, получаемая от сжигания угля, в ряде случаев может быть использована в строительной индустрии. Ещё в СССР были разработаны ГОСТы, предусматривающие добавку золы в шлакопортландцементы. Трудностью использования золы является то, что удаление золы происходит в большинстве случаев путём гидрозолоудаления, что затрудняет её погрузку для дальнейшей транспортировки и использования.
Удельная теплота сгорания веществ
| Вещество | Удельная теплота сгорания, MДж/кг |
|---|---|
| Порох | 2,9 — 5,0 |
| Торф | 8,1 |
| Дрова (березовые, сосновые) | 10,2 |
| Уголь бурый | 15,0 |
| Уголь каменный | 29,3 |
| Спирт этиловый | 25,0 |
| Метанол | 22,7 |
| Условное топливо | 29,31 (7000 ккал/кг) |
| Уголь древесный | 31,0 |
| Мазут | 39,2 |
| Нефть | 41,0 |
| Дизельное топливо | 42,7 |
| Керосин | 43 |
| Бензин | 44,0 |
| Этилен | 48,0 |
| Пропан | 47,54 |
| Метан | 50,1 |
| Водород | 120,9 |
Уголь в пищевой промышленности
Уголь зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е153, в качестве красителя.