Применение угля в быту: 7 удивительных способов

Содержание
  1. Происхождение угля
  2. Крупные месторождения угля
  3. Месторождения и добыча породы
  4. Изготовление в быту
  5. В бочке
  6. В яме
  7. Классификация угля по размеру кусков
  8. Перспективы развития угольной промышленности
  9. Преимущества
  10. Физико-химические свойства камня
  11. 4.2.1 Вычисление молярной теплоты сгорания
  12. 4.2.2 Вычисление массовой теплоты сгорания
  13. 4.2.3 Вычисление объемной теплоты сгорания
  14. 4.2.4 Вычисление плотности, относительной плотности и числа Воббе
  15. Добыча угля в России
  16. Перспективы на будущее
  17. Популярные темы сообщений
  18. Роль в истории
  19. Древесный уголь — использование для удобрения огорода
  20. Способы добычи угля
  21. Как получить максимальную пользу?
  22. Добыча угля
  23. Технология производства
  24. Уголь: разновидности и характеристики
  25. Бурые угли
  26. Каменные угли
  27. Антрацит
  28. Потребление угля в мире: статистические данные-2021
  29. Какой уголь лучше использовать для отопления?
  30. Маркировка
  31. Виды угля и его характеристики: каменный, бурый, антрацит, брикетированный прессованный

Происхождение угля

Значительная часть угольных пластов была образована от 360 до 28 миллионов лет назад. Уголь образовался в болотистых районах, которые в то время были покрыты влажными тропическими лесами. Однако деревья того периода очень мало напоминали те, которые мы встречаем сегодня. Самые большие из них были гигантскими папоротниками и хвощами. Остатки погибших растений, которые опускались на дно болот, медленно разлагались. На первом этапе разложения этот трансформирующий растительный материал превращался в торф. Болото было заполнено растительным веществом, слои ила и песка осаждались на слоях торфа. С веками поверхность земли проседала, и морские или озерные воды снова ее затапливали, благодаря чему начиналась следующая стадия накопления растений. Такой цикл повторялся несколько раз, поэтому говорят, что отложения каменного угля возникли в результате циклического осаждения, что привело к образованию многих слоев угля, которые были отделены друг от друга различными осадочными породами.

Торф не способен самостоятельно трансформироваться в уголь. Его отложения должны сначала подвергаться соответствующему давлению. Первое дробление торфяных отложений происходит под тяжестью все еще растущего числа погибших растений. Из торфяного слоя толщиной от 10 до 15 метров может образоваться слой угля толщиной один метр.

Крупные месторождения угля

Угольным бассейном называют место, где залегает уголь. Во всём мире насчитывается свыше 3,5 тыс. угольных бассейнов. Суммарно площадь всех бассейнов занимает 14,9 % земной суши. Страной, в которой больше всего находится залежей угля, является США. Мировой запас там составляет 23%. Следующей страной является Россия, в которой находится около 13% мирового запас. С 11 процентами следующим третьим лидером идёт Китай. В Соединённых Штатах, Аппалачский бассейн – место, с самыми крупными залежами во всём мире. 1600 миллиардов тонн — запасы этого месторождения.

В нашей стране самым большим бассейном является Кузнецкий. Место положения – Кемеровская область. По его запасам насчитывают около 640 млрд. тонн.

Месторождения и добыча породы

Ископаемое широко распространено – его запасы составляют 15 % от всей суши. Тройка стран-лидеров по добыче каменного угля:

  1. США – мировой лидер. Процент залежей составляет 23 – это более 1600 миллиардов тонн.
  2. Россия. Залежи оцениваются в 13 %.
  3. Китай. Показатель стремится к 11 %.

В России каменный уголь добывают в Кемеровской области, в Кузнецком месторождении, где находится 640 миллиардов тонн ископаемых. Открытие произошло в 1721 году М. Волковым. В 1842 году П. Чихачев оценил запасы бассейна. Во 2-й половине XIX века в Кузбассе начали добывать каменный угль.

В Якутии находится Эльгинское месторождение, его запасы составляют около 2 миллиардов тонн, в Тыве перспективны для разработки Элеготсткие залежи. Другие бассейны – Ленский, Тунгусский, Иркутский, Южно-Якутский, Печерский.

В США самые большие залежи расположены в штате Иллинойс (запас более 360 миллионов тонн).

В Казахстане находится 162 миллиарда тонн ископаемого. Одно из самых крупных месторождений – Экибастузское, другие бассейны:

  • Шубарколь и Кызылтал – по 2 миллиарда тонн;
  • Шоптыколь, Мамыт и Эгинсай – по 1 миллиарду тонн;
  • Каражыра – 890 миллионов тонн.

Месторождения каменного угля обозначают на карте в виде определенного символа – черного квадрата, а бурого – заштрихованного.

В республике Хакассия основное месторождение находится в Минусинской котловине. Разработки ведутся с 1904 г. Хакасский каменный уголь добывают в Изыхском и Черногорском бассейнах.

В Африке добывают минерал на территориях:

  • Зимбабве;
  • Мозамбика;
  • ЮАР.

Страны-экспортеры каменного угля по рейтингу, объем указан в миллионах тонн в год:

  • Австралия – 193;
  • Китай – 91;
  • ЮАР – 69,3;
  • Индонезия – 66,4;
  • США – 44,1;
  • Россия – 41;
  • Колумбия – 37,1;
  • Канада – 30,6;
  • Казахстан – 28;
  • Польша – 23.

Смотрите передачу о добыче камня в России:

Изготовление в быту

Наиболее простыми способами изготовления угля в быту являются:

  1. В металлической емкости. 
  2. В яме.

Разберем особенности каждого из них.

В бочке

Для приготовления по данному способу понадобится металлическая бочка объемом 100-200 литров с достаточно толстыми стенками. При этом если емкость ранее использовалась под нефтепродукты или иной токсичный материал, ее требуется предварительно тщательно обжечь.

Инструкция по получению угля выглядит следующим образом:

  • На дно бочки ребром выкладываются огнеупорные кирпичи (для 200-литрового варианта потребуется 6 шт.). 
  • Между ними разводится небольшой костер из сухих стружек или щеп. 
  • Поверх кирпичей устанавливается металлическая решетка. 
  • Далее небольшими отрезками по 0,3-0,5 м до верха выкладывается древесина. 
  • Когда пламя начнет выходить наружу, емкость закрывается стальным листом, с сохранением небольшого зазора на краю.

Видео-пример изготовления угля в бочке:

  • При появлении дыма сизого оттенка, свидетельствующего о прогорании материала, емкость закрывается полностью. 
  • После охлаждения готовый продукт выгружается.

В яме

Чтобы сделать угли для шашлыка или иного бытового использования, можно применить более простой способ:

  • В земле выкапывается цилиндрическая яма. 
  • Дно хорошо утрамбовывается. 
  • Разводится костер для растопки. 
  • Далее древесина укладывается постепенно – по мере прогорания. 
  • При заполнении до верха, яма застилается ветками, листьями, травой и слоем грунта. 
  • Готовый продукт откапывается, спустя 48 часов, и при необходимости просеивается.

Видео-инструкция по изготовлению древесного угля в яме:

Классификация угля по размеру кусков

Чтобы добыть уголь из-под земли, его необходимо измельчить и доставить на поверхность

Получаемые куски могут быть разного размера, что достаточно важно для дальнейшего использования. По этой причине существует государственный стандарт (ГОСТ Р 51586-2000), который определяет классификацию угля по размеру кусков

Эти размеры иногда называют сортами угля, чтобы не путать с марками, о которых речь пойдет позже.

Название класса (сокращение) Размер в мм
Плитный (П) От 100
Крупный (К) 50-100
Орех (О) 25-50
Мелкий (М) 13-25
Семечко (С) 6-13
Штыб (Ш) До 6

Если уголь еще не отсортирован и имеет в своем составе куски совершенно разных размеров, то такой уголь называют рядовым (Р).

Существуют также и смешанные сорта, т. е. смеси углей разного размера в определенных пределах. Но процентное содержание угля каждого класса в данном случае не регламентируется. Смесь может состоять, например, из 95 % семечка и 5 % штыба, и в таком случае сорт будет называться семечко со штыбом.

Название класса (сокращение) Размер в мм
Крупный с плитным (ПК) От 50
Орех с крупным (КО) 25-100
Мелкий с орехом (ОМ) 13-50
Семечко с мелким (МС) 6-25
Семечко со штыбом (СШ) До 13
Мелкий с семечком и штыбом (МСШ) До 25
Орех с мелким, семечком и штыбом (ОМСШ) До 50

Перспективы развития угольной промышленности

Страны постепенно отказываются от добычи и использования каменного угля в пользу альтернативных источников энергии. Из-за этого в мире снижается спрос на уголь.

Россия является одной из крупнейших стран, которая экспортирует уголь. Из-за снижения спроса на этот ресурс его стоимость заметно падает, а вот затраты на транспортировку выросли. Но отказываться от угля нет смысла, он популярен на внутреннем рынке. В некоторых регионах страны уголь является единственным доступным видом топлива. Конечно, снижение спроса на «черное» топливо негативно повлияет на работу угольных предприятий, однако, с уменьшением конкуренции на рынке угля, можно предположить, что увеличится стоимость топлива.

Для развития угольной промышленности нужно снизить аварийность и уровень травматизма на предприятиях. Для защиты рабочих в обязательном порядке должна применяться дегазация в шахтах. Повышение квалификации персонала – один из немаловажных способов развития промышленности и повышения ее конкурентоспособности. Также целесообразно осваивать новые месторождения залежей угля. Это может способствовать снижению транспортных затрат и продвижению топлива на внешних рынках.

Угольная промышленность России обладает всеми возможностями, чтобы стать современной отраслью производства и представлять свою продукцию на мировых рынках. Для реализации этого замысла в стране есть все необходимое: большие запасы угля, финансовые возможности, опыт, квалифицированные специалисты и разнообразие видов угольной продукции.

Преимущества

  • Угля очень много. Вообще, полезные ископаемые – это невозобновляемые источники энергии. Поэтому множество ученых уже давно скрупулёзно подсчитывают, на сколько лет при текущем уровне использования хватит того или иного ресурса. Самые пессимистичные оценки дают такую картину: нефть – 30 лет, природный газ – 50 лет, каменный уголь – 250 лет.
  • Дешевизна. Если в начале ХХ века основным видом топлива был именно каменный уголь, то с развитием промышленности в первый ряд выдвинулись нефть природный газ, задвинув своего конкурента. Такое положение дел сохранялось до 90 – х годов, пока цены на нефть не поползли вверх. Тогда-то и вспомнили о более дешевой замене традиционным энергоносителям.
  • Стабильные цены. Рынок каменного угля не подвержен лихорадочным настроениям, присущим мировому нефтяному рынку. Резкие скачки цен, на которые способны повлиять даже высказывания отдельных публичных личностей, незнакомы в угольном секторе промышленности.
  • Широкий спектр применения. Помимо собственно выработки электроэнергии, каменный уголь применяется и в других отраслях промышленности. К примеру, в металлургии для выплавки чугуна используется кокс, который получается при нагревании каменного угля без доступа кислорода до высоких температур – порядка 1000 С. Также уголь используется в химической промышленности для получения около 400 различных веществ: нафтана, фенола и других. Самый новый способ применения угля – получение из него жидкого топлива.
  • Логистика. Развитие мировых путей сообщения и средств транспортировки – морских кораблей – углевозов, железной дороги – требовалось как раз для доставки каменного угля. И современные реалии таковы, что добыча угля и его сбыт могут происходить на разных точках планеты, но цена перевозки будет несильно отличаться от его доставки в соседний город.

Физико-химические свойства камня

Основной элемент камня – углерод, потому он хорошо и долго горит. Помимо этого, в нем содержится вода. Соотношение элементов зависит от возраста минерала:

Название угля % воды % углерода % летучих веществ Как воспламеняется Как горит Теплоотдача
Бурый До 43 До 45 До 50 Хорошо Хорошо Низкая
Каменный До 12 75–95 До 32 Отлично Хорошо Средняя
Антрацит 1–3 85–95 Менее 9 С трудом Слабо, без дыма из-за малого объема летучих примесей Высокая

Свойства:

  • удельный вес – 1,5–1,7 г/см2;
  • температура горения в печи – 700–1100 °С;
  • блеск – выраженный, с металлическим оттенком, реже – золотистый;
  • удельная теплоемкость – 1300 Дж/(кг × К);
  • удельная теплота сгорания – 5700 ккал/кг;
  • излом – неровный, раковистый;
  • твердость угольной золы по шкале Мооса – 2;
  • срок хранения каменного угля – 6–18 месяцев.

К просмотру передача, где ученый в занимательной форме рассказывает про свойства минерала:

4.2.1 Вычисление молярной теплоты сгорания

Высшая теплота сгорания (superior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p1, при котором происходит реакция, остается постоянным, а все продукты сгорания принимают ту же температуру t1, что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии, за исключением воды, которая конденсируется в жидкость при t1.

Низшая теплота сгорания (inferior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p1, при котором протекает реакция, остается постоянным, все продукты сгорания принимают ту же температуру t1, что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии.

Значение молярной теплоты сгорания идеального газа, определяемое исходя из значений молярной доли компонентов смеси известного состава, при температуре t1 вычисляют по формуле (5):

, (5)

где – значение идеальной теплоты сгорания смеси (высшей или низшей);

 –молярная доля j-го компонента;

 –значение идеальной теплоты сгорания j-го компонента (высшей или низшей).

 Числовые значения для t1=25 °С приведены в ГОСТ 31369-2008 (таблица 3 раздела 10).

4.2.2 Вычисление массовой теплоты сгорания

Значение массовой теплоты сгорания идеального газа, определяемое исходя из значений массовой доли компонентов смеси известного состава, при температуре вычисляют по формуле (6):

, (6)

где – значение идеальной (высшей или низшей) теплоты сгорания смеси, рассчитанное исходя из значений массовой доли компонентов газа;

M – молярная масса смеси, которую вычисляют по формуле (7):

, (7)

где – молярная доляj-го компонента;

 –молярная масса j-го компонента.

4.2.3 Вычисление объемной теплоты сгорания

Значение теплоты сгорания идеального газа, рассчитанное на основе значений объемной доли компонентов, для температуры сгорания t1 смеси известного состава, измеренных при температуре t2 и давлении p1, вычисляют по формуле (8):

, (8)

где – значение идеальной (высшей или низшей) объемной теплоты сгорания смеси;

R – универсальная газовая постоянная;

T2 – абсолютная температура, К.

4.2.4 Вычисление плотности, относительной плотности и числа Воббе

Плотность (density): Масса газовой пробы, деленная на ее объем при определенных значениях давления и температуры.

Относительная плотность (relative density): Плотность газа, деленная на плотность сухого воздуха стандартного состава (приложение В ГОСТ 31369-2008) при одинаковых заданных значениях давления и температуры.

Термин «идеальная относительная плотность» применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются средами, которые подчиняются закону идеального газа; термин «реальная относительная плотность» применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются реальными средами.

Число Воббе (Wobbe index): Значение высшей объемной теплоты сгорания при определенных стандартных условиях, деленное на квадратный корень относительной плотности при тех же стандартных условиях измерений.

Число Воббе – характеристика горючего газа, определяющая взаимозаменяемость горючих газов при сжигании в бытовых и промышленных горелочных устройствах, измеряется в мегаджоулях на кубический метр.

Относительная плотность идеального газа не зависит от выбора стандартного состояния, и ее вычисляют по формуле (9):

, (9)

где – относительная плотность идеального газа;

       –молярная масса j-го компонента;

     –молярная масса сухого воздуха стандартного состава.

В таблице 1 (раздел 10) ГОСТ 31369-2008 приведены значения молярной массы компонентов природного газа. В разделе В.3 (приложение В ГОСТ 31369-2008) приведен состав стандартного воздуха; рассчитанное значение равно 28,9626 кг·кмоль-1.

Плотность идеального газа зависит от его температуры t и давления p, и ее вычисляют по формуле (10):

, (10)

где – плотность идеального газа;

     R – универсальная газовая постоянная,

     T – абсолютная температура, К.

Число Воббе идеального газа вычисляют по формуле (11):

, (11)

где Wo– число Воббе идеального газа;

–значение идеальной объемной теплоты сгорания смеси.

Добыча угля в России

Россию с этим полезным ископаемым впервые познакомил Петр Первый. Во время отдыха на берегу реки Кальмиус, царю показали кусок черной породы, который прекрасно горел. «Если не нам, то уж потомкам нашим будет полезен сей минерал» – справедливо резюмировал тогда государь. Становление российской угольной промышленности происходило в первой половине XIX века.

На сегодняшний день объемы добычи угля в России составляют свыше 300 миллионов тонн ежегодно. В целом в недрах страны содержится около 5 % общемировых запасов данного топливного ресурса. Крупнейшие угольные бассейны России – Канско-Ачинский, Печорский, Тунгусский и Кузбасс. Свыше 90 % всех месторождений страны расположены в Сибири.

Перспективы на будущее

Несмотря на множество угроз и постоянный поиск более чистых источников энергии, уголь по-прежнему является основным энергетическим ресурсом.

Однако известные способы добычи угля очень дороги. Поэтому ведутся исследования для более эффективного использования обнаруженных ресурсов этого сырья. Специалисты работают над способом сжигания подземного угля для получения газа. Надежды также возникают благодаря возможности получения жидкого топлива из угля, которое может заменить нефть в будущем.

Уголь стал основным топливом во время промышленной революции. Он способствовал возникновению современной цивилизации, развитию многих отраслей. Мы многим обязаны ему. Однако, сегодня его доля в производстве энергии падает и скорее всего будет продолжать снижаться.

Популярные темы сообщений

  • Творчество Николая Лескова

    Свой творческий путь Николай Семёнович начинает в 1860 году с небольших статей в журналы, заметок в газеты. Больше всего Лесков печатался в журналах «Отечественные записки», «Русская речь» и «Северная

  • Автономия существования человека в природной среде

    Анатомия существование человека в природной среде подразумевает собой самостоятельное пребывание человека в единстве с природой. Пребывание может быть как добровольным так и принужденным.

  • Река Лена

    Река Лена одна из самых известных рек России. Длина Реки составляет около 4 тысяч километров. Расположение реки примыкает к Байкальскому хребту. Река Лена находится на территории Иркутской области. А ее притоки несут воды в Красноярский,

  • Город Таганрог

    На юге России расположен крупный промышленный город с выходом на Азовское море – Таганрог, являющийся важным транзитным пунктом, население в котором в основном занимается рыбным промыслом. Он находится в 50 км

  • Черное море

    Черное море появилось не просто так, это все один из этапов формирования планеты Земля. Изначально Земля была похожа на большой раскалённый шар. Через многие годы, а точнее миллиарды лет, планеты начала остывать. Соответственно пошел процесс

Роль в истории

О свойствах каменного угля люди знали ещё в далёком прошлом. Историки считают, что впервые в коммерческих целях его начали использовать в Китае. Есть свидетельства, что древняя шахта на северо-востоке страны предоставляла это топливо для выплавки меди и литья монет около I тысячелетия до нашей эры. Одна из самых ранних записей на территории Европы была сделана греческим учёным и философом Аристотелем, который упоминал уголь как камень.

Однако широкая добыча началась во время промышленной революции XVIII—XIX вв. , когда спрос на уголь значительно вырос. Этому во многом способствовал усовершенствованный паровой двигатель Джеймса Уатта, запатентованный в 1769 году. Кроме того, в этот период многократно увеличилось изготовление чугуна и стали, требовавшихся для строительства железных дорог, станков и механизмов.

Уголь также использовался для производства фонарного газа. Этот тип освещения настолько распространился в крупных населённых пунктах, что появился термин «городской газ». Лидером по внедрению технологии оказался Лондон. Более широкому применению помешало наступление эры электричества, и с тех пор будущее полезного ископаемого стало тесно связано с выработкой электроэнергии. Первая действующая станция обеспечивала током бытовые светильники. Она была разработана Томасом Эдисоном и введена в эксплуатацию в 1882 г. в Нью-Йорке.

В 1960-х годах нефть обогнала уголь в качестве крупнейшего источника первичной энергии с огромным ростом в транспортном секторе

Несмотря на конкуренцию, он продолжает занимать важное положение в мировой структуре производства электроэнергии, обеспечивая более трети глобальной потребности. Большие объёмы коксующихся углей применяются в металлургической промышленности.

Древесный уголь — использование для удобрения огорода

Опытные дачники давно оценили пользу данного высокоуглеродистого продукта в своем приусадебном хозяйстве. Главное его преимущество заключается в насыщении почвы нужными микроэлементами. В древесном угле содержится большой процент калия, а также присутствуют такие вещества как бор, фосфор, кальций и другие элементы, улучшающие развитие и цветение садовых культур.

Перед тем как использовать древесный уголь на садовом участке необходимо изучить состав грунта. Эта подкормка способствует снижению кислотности почвы, поэтому не рекомендуется ее применение для щелочных грунтов. Большинство же почв благоприятно реагирует на данный вид удобрения. Препарат стимулирует размножение полезных микроорганизмов и улучшает газообмен – грунт становится рыхлым и мягким.

Древесный уголь и золу как удобрение для цветов и прочих посадок используют несколькими способами. Некоторые дачники разбрасывают сухое вещество в огороде по поверхности грядок, чтобы после дождей вместе с влагой оно впиталось в почву. Другие же садоводы добавляют зольную пыль либо измельченные угольные кусочки в воду, предназначенную для полива. Точную дозировку при разведении зольного состава высчитывать не нужно, поскольку переборщить с данной подкормкой сложно.

Данный вид удобрения разрешается применять как для урожайных, так и для декоративных видов посадок. Насыщенность зольного раствора, время и метод подкормки зависят от типа растений. К примеру, под капусту вносят около стакана золы, а под томаты можно добавить и 3 стакана вещества. Древесный уголь успешно применяется как для огурцов, баклажан, чеснока, салата, так и для бобовых.

В парниках крупные куски угля часто используют в качестве дренажа. Также древесный уголь подсыпают и на дно ящиков для рассады. Для активизации всхожести семян используют угольную пыль.

Способы добычи угля

Существуют способы добычи угля которые разработала горнодобывающая промышленность.

Если ископаемое находится на глубине до 100 метров применяется карьерный способ — самый дешевый способ добычи угля.  Этот способ позволяет добывать 60% мирового применения в настоящее время. Тонкий верхний слой породы (обычно всего несколько метров) убирается, чтобы был доступ к угольным пластам толщиной 50-100 метров.

Если глубоко, то роются шахты и добывается подземным способом.

Однако, добыча подземным способом представляет собой серьезную угрозу для здоровья непосредственно вовлеченных горняков. Эти риски включают заболевание пневмокониоза легких рабочих, вызванное долгосрочным воздействием угольной пыли.

Кроме карьерного и шахтного способа добычи существуют и другие.

Это гидравлический способ с помощью давления воды или с помощью сжатого воздуха.

Виброимпульсный

Как получить максимальную пользу?

Чтобы топливо удерживало теплотворность, его нужно правильно хранить. Хоть и выгодно закупать уголь крупными партиями, не стоит делать это на несколько лет вперед. Самый нестойкий к хранению — бурый, он пролежит без потери свойств до полугода, дольше всего хранится антрацит до полутора лет.

Для хранения угля выбирают темное, хорошо проветриваемое и защищенное от влажности место в подвале или сарае. Топливо складывают в специально сколоченные деревянные ящики или хранят в мешках.

Фото 4. Мешок с каменным углём. В такой упаковке лучше всего хранить угольное топливо.

Угольные запасы не боятся осадков, поэтому их можно оставить во дворе. Для такого хранения выбирают утрамбованную площадку, насыпают на нее уголь, уплотняют, чтобы снизить содержание воздуха, способствующее окислению.

Добыча угля

Способ добычи угля зависит от глубины его залегания. Разработка ведется открытым способом, 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.

В угленосных отложениях наряду с углем содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырье для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.

Технология производства

В промышленных масштабах продукт изготавливается из отходов деревообрабатывающих предприятий. Поэтому установки-печи располагаются в непосредственной близости к ним. Основная суть технологии сводится к максимальной предварительной очистке сырья от разного рода органических и неорганических компонентов, а затем последующей термообработке в специальных условиях – так, чтобы на выходе получился практически чистый углерод.

Производственный цикл состоит из следующих основных 4-х этапов:

  • Предварительная сушка сырья. Процедура протекает при 150С, пока материал не потеряет большую часть влаги, вредной для проведения последующих стадий. 
  • Пиролиз. В замкнутой камере с недостатком кислорода высушенная древесина томится при уровне нагрева около 200-300С. В результате целлюлоза разлагается на углерод и газы. 
  • Прокалка. Ввиду сохраняющихся в структуре твердоплавких смол, сырье подвергается термообработке до 600С – что переводит все лишние компоненты в газообразное состояние и позволяет отделить их от основного материала.

Восстановление. Процедура проводится при охлаждении сырья до температуры окружающего воздуха.

Уголь: разновидности и характеристики

Угли в первую очередь различаются по происхождению. В качестве энергоносителя используют древесный уголь, который получают путем пережигания древесины, а также ископаемое топливо.

Ископаемые угли — топливо, созданное природой. Они состоят из остатков древних растений и битумных масс, которые подверглись целому ряду превращений в процессе опускания под землю на большие глубины. Преобразование исходных веществ в эффективное топливо протекало при высоких температурах и в условиях дефицита кислорода под толщей земли. К ископаемым видам топлива относится бурые и каменные угли, а также антрацит.

Бурые угли

Среди ископаемых углей наиболее молодые — бурые угли. Свое название топливо получило за бурый цвет. Данный вид топлива характеризуется большим количеством летучих примесей и высоким содержанием влаги — до 40%. При этом количество чистого углерода может достигать 70%.

Из-за повышенной влажности у бурого угля низкая температура горения и невысокая теплоотдача. Воспламеняется топливо при 250°С, а температура горения бурых углей достигает 1900 °С. Теплота сгорания составляет приблизительно 3600 ккал/кг.

Как энергоноситель бурый уголь в естественном виде уступает дровам, поэтому его редко применяют для печей и твердотопливных агрегатов в частных домах. Но устойчивым спросом пользуется брикетированное топливо.

Бурые угли

Бурый уголь в брикетах — это топливо, прошедшее специальную подготовку. За счет снижения влажности повышается его энергоэффективность. Теплоотдача брикетированного топлива достигает 5000 ккал/кг.

Каменные угли

Каменные угли старше бурых, их залежи располагаются на глубине до 3 км. В этом виде топлива содержание чистого углерода может достигать 95%, а летучих примесей — до 30%. Влаги этот энергоноситель содержит не более 12%, что положительно влияет на теплоэффективность полезного ископаемого.

Температура горения каменного угля в идеальных условиях достигает 2100°С, но в отопительной печи топливо сжигается максимум при 1000°С. Теплоотдача каменноугольного топлива составляет 7000 ккал/кг. Его сложнее разжечь — для воспламенения требуется нагрев до 400°С.

Каменноугольный энергоноситель чаще остальных применяется для обогрева жилых домов и зданий иного назначения.

Каменный уоль

Антрацит

Самое древнее твердое ископаемое топливо, которое практически не содержит влаги и летучих примесей. Содержание углерода в антраците превышает 95%.

Удельная теплоотдача топлива достигает 8500 ккал/кг — это высший показатель среди углей. В идеальных условиях антрацит сгорает при 2250°С. Воспламеняется он при температуре не менее 600°С — это показатель для самых низкокалорийных видов. Для розжига требуется использовать дрова, чтобы создать необходимый нагрев.

Характеристики антрацита

Антрацит в первую очередь промышленное топливо. Его использование в печи или котле нерационально и дорого. Помимо высокой теплоотдачи к преимуществам антрацита относится низкая зольность и малодымность.

Потребление угля в мире: статистические данные-2021

В последние годы наблюдается сокращение глобального потребления твердого топлива:

  • В мире — на 2,6 %.
  • В США — на 12 %.
  • В ЕС — на 18 %.

Тем не менее, в допандемийном мире крупными потребителями угля являлись:

  1. Китай.
  2. Индия.
  3. США.
  4. Россия.
  5. Япония.

Так, мировое потребление твердого топлива увеличилось до 7744 млн тонн в год. Главным потребителем, как мы видим из рейтинга, является Китай — 45 % от глобального объема (3769 млн тонн). При этом такие крупные державы, как Россия, Индия, Германия и США, вместе потребляют только 54 % от китайских «аппетитов».

Global Energy Statistical Yearbook представил собственную статистику по потреблению угля на планете (в млн тонн):

  1. Китай — 7 744.
  2. Индия — 982.
  3. США — 624.
  4. Россия — 233.
  5. Германия — 217.
  6. Япония — 189.
  7. ЮАР — 186.
  8. Республика Корея — 150.
  9. Польша — 129.
  10. Турция — 124.
  11. Австралия — 113.
  12. Индонезия — 109.
  13. Казахстан — 86.
  14. Тайвань — 67.
  15. Украина — 46.
  16. Чехия — 45,
  17. Канада — 36.
  18. Таиланд — 35.
  19. Малайзия — 33.
  20. Бразилия — 26.
  21. Румыния — 25.
  22. Мексика — 21.
  23. Испания — 19.
  24. Италия — 14,
  25. Нидерланды — 13.
  26. Чили — 12,7.
  27. Великобритания — 12,6.
  28. Франция — 15.
  29. Бельгия —4,7.
  30. Узбекистан — 4,6.
  31. Швеция — 3.
  32. Новая Зеландия — 2,3.
  33. Колумбия — 2.
  34. Иран — 1,9.
  35. Объединенные Арабские Эмираты — 1,6.
  36. Аргентина — 1,5.
  37. Норвегия — 1,3.
  38. Египет — 1.
  39. Алжир — 0,3.
  40. Венесуэла — 0,13.
  41. Нигерия — 0,05.

По данным Enerdata, последний отчетный период по внутреннему потреблению каменного угля (2021 год) был отмечен следующими показателями (в Mt):

  1. Китайская Народная республика: 4 102.
  2. Индия: 1 024.
  3. Соединенные Штаты Америки: 497.
  4. Российская Федерация: 214.
  5. Южноафриканская республика: 188.
  6. Япония: 182.
  7. Германия: 164.
  8. Индонезия: 138.
  9. Турция: 124.
  10. Южная Корея: 117.
  11. Польша: 112.
  12. Австралия: 92.

«В 2021 мировое потребление угля выросло на 5,7 %, превысив допандемический уровень 2019 года на 1 % благодаря восстановлению мирового спроса». Также прошлый год был отмечен сильным ростом потребления твердого топлива в Европе — на 11,9 %.

Какой уголь лучше использовать для отопления?

В составе этого вида топлива множество элементов, которые влияют на энергетические свойства. Самым чистым и ценным считается топливо, содержащее максимальное количество углерода. Чем ниже процент этого вещества, тем ниже теплота сгорания и выше число примесей и влажности. При выборе угля учитывают следующие характеристики:

  • Теплота сгорания. Показатель отражает, какой объем тепла выдаст определенный объем горючего за единицу времени. Измеряется в МДж/кг или Ккал/кг, в этом случае называется калорийностью.
  • Зольность. Измеряется в процентах, показывает количество негорючих примесей. Чем ниже этот показатель, тем больше тепла от топлива. У высокосортных марок ее уровень находится в пределах 25%, у низкосортных углей — превышает 40%. Чем выше зольность, тем чаще придется убирать шлак и золу.
  • Влажность. Если поверхностная влага легко устраняется просушиванием и проветриванием, то внутренняя испаряется только при горении. Чем выше показатель внутренней влажности, тем больше тепловой энергии потребуется на ее высушивание и меньше пойдет на обогрев.

Маркировка

Первая буква показывает сорт, вторая — величину фракции. Всего существует 17 марок. Основные сорта твердого топлива маркируются: антрациты — «А», длиннопламенный — «Д», слабоспекающийся — «СС».

Уголь классифицируется по размеру кусков:

Маркировка Название Фракция, мм
П Плита Более 100
К Крупный 50—100
О Орех 25—50
М Мелкий 13—25
С Семечка 6—13
Ш Штыб до 6
Р Рядовой 0—300 карьерный 0—200 шахтный

Например, топливо маркировано АШ — антрацит штыб, ДС и ДПК — длиннопламенный «семечка» и плитный с кусками 50—100 мм.

Виды угля и его характеристики: каменный, бурый, антрацит, брикетированный прессованный

Как топливо используются три вида: бурый, каменный и антрацит. Первый дает меньше всего тепла, по этой причине его не используется в быту.

Каменный уголь выделяет большое количество тепла (до 7000 Ккал/кг), имеет влажность до 15%, дает немного золы (до 16%), поэтому чаще других используется для топки котлов.

Фото 2. Каменный уголь в руках. Представляет из себя небольшие камешки черного цвета.

В свою очередь делится на подвиды:

  • Длиннопламенные — получили название за способность гореть с длинным пламенем как древесина. Марка ДПК подходит для большинства котлов, ДО, ДС — для автоматизированных.
  • Слабоспекающиеся — горят без дыма и пламени, расходуется экономно за счет большой продолжительности горения. Используются реже из-за более низкого КПД и сложности розжига.
  • Тощие — недорогие сорта относятся к короткопламенным, чаще применяются в промышленности в чугунных печах. Тощие угли трудно разжечь, они дают до 45% золы, но много тепла, поэтому в быту их применяют в котлах с хорошей тягой.

Антрациты имеют самые высокие качественные показатели среди всех углей для домашних котлов: теплотворность до 8200 Ккал/кг, влажность 1—3%, зольность до 9%. Почти не выделяют летучих веществ (до 9%), горят коротким ровным пламенем, с минимальным образованием дыма и зольных остатков. За счет высших показателей продолжительности горения считаются самыми экономичными видами углей. Подходят для специализированных котлов с объемной топкой, рассчитанной на высокие температуры и хорошей тягой.

Угольные брикеты — бюджетный вид топлива. Изготавливаются из отходов угледобывающей промышленности: мелких угольных фракций, крошки и пыли методом прессования с добавлением связующих компонентов. К преимуществам относят: невысокую зольность и влажность, хорошие теплотворные свойства при условии, что брикеты получены из высокосортного угля. Прессованное топливо хорошо разгорается при помощи дров, долго горит (в среднем 6—8 ч.), дает мало дыма, сажи и шлаков.

Фото 3. Прессованный уголь в продолговатых брикетах. Подобным топливом хорошо топить котлы.

Оцените статью
NAK окна
Добавить комментарий