БУРЫЕ УГЛИ

Уголь: бурый, каменный, древесный, их виды и использование

Для отопления домов издавна использовалась древесина, но чтобы постоянно поддерживать горение необходимо подкладывать поленья снова и снова.

С развитием угледобывающей промышленности все больше людей стало использовать каменный уголь: он дает больше тепла, горит дольше.

При правильной закладке печи порция угля, засыпанного в котел с вечера, будет поддерживать стабильную температуру всю ночь.

История образования каменного угля и его виды

Весь процесс образования угля можно разделить на два основных этапа: формирование торфа и собственно процесс углефикации – преобразования торфа в уголь.

Торф формировался на обширных покрытых водой пространствах из растительных остатков разной степени разложения. Часть растений перегнивала полностью до гелеобразного состояния, часть — сохраняла свое клеточное строение.

Их остатки скапливались на дне водоемов, которые постепенно превращались в болота. Обязательное условие, необходимое для формирования торфа, — отсутствие кислорода.

[attention type=yellow]

Под толщей воды кислорода было мало, при разложении остатков выделялся сероводород, метан и углекислота, которые способствовали затвердению остатков. Образовывался торф.

[/attention]

История угля. Все начиналось много миллионов лет назад

Но не все торфяники преобразовывались в уголь. Для процесса углефикации необходимо: высокое давление, высокая температура и большой промежуток времени. В зависимости от наличия этих условий и происходило или нет образование каменного угля. Сначала торф заносился осадочными породами, что увеличивало давление и повышало температуру внутри торфяного слоя.

В таких условиях образовывался бурый уголь – первая ступень углефикации. В некоторых областях происходило смещение пластов, в результате которых пласты бурого угля опускались (некоторые из обнаруженных месторождений находятся на глубине более 6000 метров). Местами эти процессы сопровождались подъемом магмы и извержениями вулканов.

Высокое давление, отсутствие кислорода и высокие температуры способствовали тому, что влаги и природных газов в буром угле становилось все меньше, углерода все больше. По мере вытеснения воды и газов, бурый уголь превращался в битуминозный, затем, при наличии высокой температуры, в антрацит.

Основное отличие бурого угля от каменного: в буром угле содержится больше влаги и природных газов и меньше углерода, что влияет на количество выделяемого при горении тепла.

Возраст угля определяют по содержащимся остаткам растительности. Иногда отпечатки очень четкие

Сегодня возраст угольных залежей определяется по растительным остаткам. Самые древние датируются каменноугольным периодом (345-280 миллионов лет назад). В это период сформировалось большая часть угольных бассейнов северной Америки (восток и центр США), центра и запада Европы, юга Африки, Китая, Индии.

В Евразии большая часть угольных месторождений формировалась в Пермский период, некоторая часть небольших угольных бассейнов в Европе датируется Триасовым периодом. Увеличивается активность углеобразования к концу Юрского периода и в Меловом. Примерно в это время были сформированы залежи на востоке Европы, в Скалистых горах Америки, в Индокитае и центре Азии.

Позже формировались в основном бурые угли и залежи торфа.

Виды угля

Уголь классифицируют в зависимости от содержания влаги, природных газов и углерода. С повышение количества углерода повышается его теплотворная способность. Чем меньше влаги и летучих веществ (газов), тем лучше он переносит хранение и транспортировку.

Лигнит  — уголь первой стадии углефикации. Он отличается от бурого угля меньшим количеством воды (45%) в составе и большим выделением тепла.

Структуру имеет волокнистую, цвет — от коричневого до черного (более высокого качества).

Чаще всего используется в энергетике (на теплоэлектростанциях) для отопления частных домов используется редко, так как плохо хранится и имеет невысокую теплотворную способность в обычных печах.

Каменный уголь. Лигнит. Имеет рыхлую слоистую структуру

Суббитоминозный уголь — цвет черный, менее выраженная волокнистая структура, более высокая по сравнению с лигнитом теплотворность, меньшее содержание влаги (30%). При перевозке крошится, а на открытом воздухе выветривается. При сгорании выделяет 5-6 кВт/кг. Используется как в энергетике, так и в ЖКХ для отопления.

Битуминозный уголь отличается самой высокой теплотворной способностью, не теряет своих качеств при транспортировке и хранении. Выделяет при горении 7-9 кВт/кг тепла. Некоторые его виды используют для коксования.

Антрацит — уголь смоляно-черного цвета. Отличается самым высоким содержанием углеводорода. Его тяжело разжечь, но горит долго и без копоти, выделяет большое количество тепла (более 9 кВт/кг). Именно антрацит чаще других используется для отопления.

Антрацит. Отличается глубоким черным цветом и блестящей поверхностью.

Какой уголь используют для отопления

В России и странах СНГ действует система, принятая еще в 1988 году. Классифицируют уголь согласно ГОСТ 25543-88, который подразделяется на 7 категорий. Для отопления используют только некоторые:

Длиннопламенный уголь (Д). Свое название получил благодаря длительному процессу горения с выделением большого количества тепла (5600-5800 ккал/кг). Для его розжига и горения не требуется специального обдува, потому длиннопламенные угли часто используются в бытовых котлах на твердом топливе. В зависимости от размеров бывает:

• ДПК — плитный крупный — размеры кусков 50-200 мм;
• ДПКО — плитный кулак-орех — размеры кусков 25-100 мм;
• ПО — орех — 26-50 мм;
• ДМ — мелкий — размеры 13-25 мм;
• ДС — семечка — 6-13 мм;
• ДР — рядовой — нет стандартных размеров.

Длиннопламенный уголь — оптимальный для отопления: пламя длинное (похожее «выдают» дрова), выделяется много тепла, разжигается и горит легко — для нормального горения достаточно естественной тяги.

Относительно невысокая его стоимость в сочетании с отличными характеристиками и обусловили популярность этой марки угля. Его закупают не только для отопления частных домов, но и для котельных образовательный и медицинских учреждений.

Причем используется топливо любой фракции: от крупных «К» до мелких «М».

Уголь маркируют не только по маркам но и по размерам

Длиннопламенный газовый (ДГ). Отличается от марки Д большей теплотворной способностью. Используют для отопления частных домов все фракции: от «крупный» до «рядовой». Более требователен чем длиннопламенный к условиям хранения, т.к. более интенсивно выветривается.

[attention type=red]

Антрацит (А). Выделяет много тела, имеет малую зольность (зольный остаток 10%), горит долго и ровно, дым при горении — белый (все остальные марки «дают» черный дым). Несмотря на высокие показатели однозначно рекомендовать его для отопления частных домов нельзя: антрацит имеет высокую стоимость и его тяжело разжигать.

[/attention]

В некоторых случаях покупают тощие угли «Т», жирные «Ж» или слабоспекающиеся «СС». Остальные классы имеют преимущественно промышленное использование. Их используют в энергетике и металлургии, некоторые марки для коксования и обогащения.

При выборе угля нужно обращать внимание не только на его характеристики, но и на стоимость доставки. Если в вашем регионе не продают длиннопламенный или антрацит, то скорее всего вам придется обходится тем, что представлен на рынке.

Обращать внимание нужно и на рекомендации производителей вашего котла: в документах обычно указываются марки, под которые проектировалось оборудование. Их и нужно использовать.

Подбирая уголь для печи, ориентируйтесь не только на его характеристики. Стоит обратить внимание и на стоимость доставки и на рекомендации производителей котлов

Для повышения комфортности и в целях экономии многие предпочитают иметь несколько фракций: растапливать удобнее фракцией  «орех» или «крупный», а на длительное горение засыпать «семечко». На самые холодные периоды запасают некоторое количество антрацита, который хоть и тяжело разжигается, но в разогретом котле горит долго и жарко.

Коксующий и обогащенный угли проходят специальную обработку для увеличения теплотворной способности. Используются эти виды в металлургии и энергетике. Для бытовых котлов такое топливо не подходит: из-за чрезмерно высокой температуры горения печь может разорвать.

Если послушать людей с опытом, то говорят, лучший эффект дает следующая последовательность засыпки топлива в котел: растопить длиннопламенным, затем засыпать антрацита фракции «орешек» — он долго горит вы дает много тепла, а на ночь печь добавить «семечки», которая будет гореть до утра.

Порядок растопки кирпичных печей рекомендуют другой: растапливают печь дровами, когда хорошо разгорится, засыпают «семечкой» или угольными брикетами (поддувало и заслонку открыть для лучшего поступления кислорода). Если в семечке много пыли, ее можно смочить водой — так она разгорается легче. Когда жара в печи достаточно, можно использовать «кулак».

Как выбрать уголь для отопления читайте тут.

Что такое древесный уголь и для чего он используется

Древесный уголь используется людьми уже много тысяч лет назад: его находили при раскопках в поселениях пещерных людей. Вряд ли они изготавливали его сами, скорее собирали на пожарах или сохраняли остатки костров, но, видимо, знали о его свойствах и умели пользоваться.

Древесный уголь — высококалорийное топливо

Сегодня в нашей стране этот вид топлива используется большей частью для приготовления пищи: его используют в мангалах и барбекюшницах, подкладывают в костры.

Иногда используют для каминов: горит он долго, выделяет много тепла (7800 ККл/кг), а дыма и копоти почти не образуется.

[attention type=green]

Оставшаяся зола является отличным удобрением и используется для удобрения лесных угодий или сельскохозяйственных полей. Зола древесного угля применяется также для производства удобрений.

[/attention]

В промышленности древесный уголь используют для выплавки чугуна. Для производства тонны сплава требуется всего 0,5 тонны этого топлива. При этом чугун получает повышенную стойкость к коррозии и прочность.

Как флюс используют каменный уголь при выплавке латуни, бронзы, меди, марганца, цинка и никеля. Из него изготавливают твердую смазку для машиностроения, используют для шлифовки в приборостроении и полиграфии и т.д.

Из древесного угля изготавливают фильтры разного назначения.

Сегодня древесный уголь начинают рассматривать как альтернативу традиционному топливу: в отличие от каменного угля, нефти и газа он относится к возобновляемым материалам.

Причем современные технологии позволяют получать древесный уголь даже из отходов промышленности: из опилок, трухи, кустарников и т.п. Из такого измельченного сырья формируют брикеты, которые дают в 1,5 раза больше тепла, чем обычный древесный уголь.

При этом тепло выделяется более продолжительный промежуток времени и жар получается равномерный.

Как делают древесный уголь

До 20 века древесный уголь получали, сжигая древесину в ямах или кучах специальной формы. В них укладывали древесину, засыпали ее землей, поджигали через проделанные специальные отверстия. Такая технология общедоступна и по сегодняшний день используется в некоторых странах.

Но имеет она малую эффективность: на 1 кг угля уходит до 12 кг древесины, к тому же невозможно контролировать качество получаемого древесного угля. Следующим этапом развития углежжения стало использование в земляных печах трубы.

Такое усовершенствование подняло эффективность процесса: на килограмм уходило 8 кг леса.

Простейший способ получения древесного угля — в ямах или кучах

[attention type=yellow]

В современных углевыжигательных аппаратах на килограмм продукта затрачивается 3-4кг сырья.

[/attention]

При этом обращается большое внимание на экологичность процесса: при производстве древесного угля в атмосферу выделяется много дыма, сажи и вредных газов.

Современные установки выделяемые газы улавливают, направляют в специальные камеры, где он используется для нагревания печи до температуры коксования.

Преобразование древесины в древесный уголь происходит в бескислородной атмосфере при высокой температуре (реакция пиролиза). Весь процесс поделен на три этапа:

• при 150оС происходит удаление из древесины влаги;
• при 150-350оС выделение газов и образование органических продуктов;
• при 350-550оС отделяют смолы и неконденсируемые газы.

Согласно ГОСТу древесный уголь делят на несколько марок в зависимости от типа использованной древесины:

Древесный уголь продают в мешках

Марки Б и В — чаще всего это древесноугольные брикеты, на изготовление которых идут отходы деревоперерабатывающих предприятий.

Это отличный вид биотоплива, который давно используется в Европе для отопления и даже на электростанциях: при их сгорании не образуются серные соединения (серы в древесном угле нет), а углеводород содержится в минимальных количествах.

Используя технологии предков можно нажечь уголь для собственных нужд самостоятельно. Как сделать древесный уголь своими руками читайте тут.

Бурый уголь

Компания «Русский Уголь» добывает бурый уголь в Амурской области и Красноярском крае. Бурый уголь является промежуточным звеном между торфом, из которого он образуется, и каменным углем. Помимо торфа, он образуется также из лигнита.

Бурые угли каждого месторождения обладают своими уникальными характеристиками и свойствами. Бурый уголь горит легче, чем каменный. В нем содержится 60% — 80% горючих веществ. Это самая молодая разновидность ископаемых углей.

При сжигании этот вид топлива используют в виде порошка. Бурый уголь стоит дешевле, чем каменный. Поэтому его применение широко распространено в российских регионах – в котельных и небольших ТЭЦ. Некоторые страны Европы закупают его для паровых электростанций.

Компания «Русский Уголь» предлагает широкий спектр сортомарок бурого угля.

Бурый уголь, добываемый на разрезах компании, отличается высоким качеством. «Русский Уголь» готов поставить бурый уголь в любой регион России в кратчайшие сроки на максимально выгодных для закупщика условиях.

Все про бурый уголь

Бурые угли – вид горючих ископаемых, слабо метаморфизованных остатков древних растений или планктона,переходная стадия от торфа к каменным углям.Название получили по цвету слагающей их породы, который варьирует от желтого до темно-коричневого.

В то время, как в России и Европе для обозначения бурых углей существует термин-синоним «лигнит», в Америке лигниты выделяют как отдельную разновидность молодых углей с низкой теплотой сгорания, и собственно бурые угли, более твердые и калорийные.

Бурый уголь в общем случае состоит из аморфной, часто слоистой породы, иногда сохраняющей структуру растительных остатков, из которых образовался. На воздухе быстро теряет структуру, превращаясь в мелкую россыпь.

[attention type=red]

По химическому составу этот вид угля беднее углеродом, чем каменный уголь, и содержит его не более 76%, так же он состоит из кислорода (около 30%), азота, водорода и других примесей, включая уран и иные радиоактивные элементы.

[/attention]

Бурые угли залегают на небольших глубинах, а иногда совсем близко к дневной поверхности, с мощностью пластов до 60 см, что существенно облегчает их разработку, делая возможным открытый вид добычи.

Условия формирования бурого угля

Бурые угли возникают из торфов в основном мезозойско-кайнозойского возраста при первичных стадиях углефикации. В зависимости от природных условий, формировались угли разного типа.

Так, в озерных котловинах или морских лагунах образовались сапропелиты – угли, сложенные остатками водорослей и водных организмов.

Они отличаются повышенной вязкостью и более высоким содержанием летучих веществ.

Подавляющее большинство бурых углей сформировалось в условиях болот, где растительные остатки не успевали полностью разложиться, оказываясь погребенными под более молодыми отложениями. В дальнейшем, под действием силы тяжести торф спрессовывался на небольшой глубине и преобразовывался в так называемый гумусовый бурый уголь.

Использование угля от древности до наших дней

Бурый уголь, как и его родственники – торф и каменный уголь, с древности используется как топливо, о нем писали еще античные ученые в своих сочинениях. Индейцы, еще не знавшие европейцев, использовали уголь для обжига керамики.

В Англии с древности обогревались углем, к 14 веку внедрив его использование в топках Лондона. Одно время народ пытался бунтовать против нетрадиционного вида топлива, считая его нечистым.

Однако, выгоды от использования угля были очевидны, и протесты стихли.

Уже в середине 17 века был издан трактат на латыни, повествующий о способах использования торфа и его разновидностей. Постепенно темпы использования угля нарастали.

В настоящее время бурый уголь используется как энергетическое топливо.

В химической промышленности он востребован для получения разных видов топлива -жидкого и газообразного, из него вырабатывают удобрения и синтетические материалы.

Традиционно считается, что бурый уголь используется как топливо в меньшей степени, чем каменный. Однако, низкая себестоимость и доступность делают его привлекательным для небольших ТЭЦ и для потребителей в непосредственной близости от разработок. В Германии около 20% электроэнергии получают из бурого угля, а в Греции его доля в энергетике составляет около 50%.

Маркировка бурого угля

Все бурые угли у нас в стране относятся к одной марке углей – Б. По ГОСТ эту марку разделяют на три класса по стадиям углефикации, и три технологические группы по влажности. Так же их разделяют по твердости и плотности, структуре.

Международная классификация подразумевает разделение бурых углей на шесть классов влажности и пять классов по степени метаморфизированности породы.

Мировые запасы и добыча

Разведанные запасы бурого угля в мире огромны. Лидерами по запасам являются США, Россия и Китай. Интересно, что Германия, в три раза уступая России по запасам бурых углей является крупнейшим производителем этого топлива в Европе. США традиционно берегут свои запасы, занимая лишь четвертое место по добыче бурого угля.

Огромные по площади месторождения рисуют школьники на контурных картах, смело закрашивая большие куски Сибири и Европы, в Америке западные и южные штаты значатся как самые угленосные регионы мира. В сочетании с разработкой новых видов топлива при переработке углей, энергетические перспективы человечества выглядят совсем не такими мрачными, как принято их рисовать в последние годы.

Качественные характеристики бурого угля от компании Русский уголь

Применение

Бурый уголь представляет собой горючую осадочную породу, своеобразное звено между переходом торфа в состояние каменного угля. Бурый уголь по-другому еще называют суббитуминозным углем или черным лигнитом. Само определение лигнит (от лат.

«дерево», «древесина») говорит о том, что это самый «молодой» вид угля, и его структура похожа на волокнистую структуру древесины.

Окрашен он от светло-бурого цвета до почти черного, но если провести куском угля по фарфоровой плитке, то полоса будет всегда бурой.

Происхождение:

Согласно «растительной» версии происхождения, источник для формирования бурого угля – хвойные, лиственные деревья и растения. Оказавшись под значительным слоем воды, практически полностью лишенные доступа кислорода, прикрытые глиной, песком и другими слоями грунта эти растительные остатки тлели.

Причем с течением времени количество углерода в них только накапливалось. И, после образования из этих останков торфа, наступила следующая стадия, когда сформировался бурый уголь (в дальнейшем он превращается в каменный уголь и антрацит).

Обнаружен был бурый уголь впервые в России в 1720х годах в районе Подмосковья.

Запасы:

[attention type=green]

На долю бурого угля по одним данным приходится примерно 35 % суммарного запаса угля в России, а это примерно 1616 млрд. т. (в эту цифру входят разведанные запасы и предполагаемые). Доказанные же запасы бурого угля на 2009 год составляют 107922 млн.т.

[/attention]

Причем, 95 % разведанных и неразведанных запасов находится в Азиатской части России. Бассейны, богатые залежами бурого угля: Ленский, Канско-Ачинский, Тунгусский, Кузнецкий, Тургайский, Таймырский, Подмосковный и др. Стратегические бассейны с большим содержанием бурого угля – Канско-Ачинский и Кузбасский.

Большая часть бурого угля залегает на небольшой глубине до 500 метров пластами. Средняя толщина пластов 10-60 метров, но встречаются и залежи в 100-200 метров толщиной. В связи с этим считается, что добывать его безопасно и эффективно, а, следовательно, не так затратно, как, например, каменный уголь.

То есть добыча бурого угля ведется практически всегда открытым способом, с помощью карьеров и разрезов. К слову, по добыче бурого угля, Россия занимает второе место в мире. Так, например, на 2010 г. добыча бурого угля составила 76 млн. т.

В «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» отмечена несомненная важность бурого угля для энергетического будущего страны. Также нужно сказать о том, что часто залежи бурого соседствуют с залежами каменного.

Учитывая процесс образования бурого угля, можно назвать его основные свойства и состав:

Химический состав бурого угля включает в себя:
Углерод	%	50..70 (в среднем 63)
Водород	%	3..5
Кислород	%	26..37 (в среднем 32)
Азот	%	0..2

Вещественный состав:
Летучие вещества	%	до 50
Влага	%	20..30 (иногда 40)

Удельная теплота сгорания (калорийность) — 22-31 МДж/кг (в среднем 26 МДж/кг) или 5400-7400 Ккал/кг.

углерода в буром угле ниже, чем в каменном, поэтому его и относят к низкой степени углефикации. При большом содержании влаги обладает свойством на воздухе быстро ее терять, растрескиваться и превращаться в порошок. Плотность бурого угля равна 0,5-1,5 г/см³.

Обычно структура его достаточно плотна, но бывает и рыхлой. Из-за присутствия в большом количестве летучих веществ, воды и низкого содержания углерода, бурый уголь легко горит, но при этом выделяет дым и своеобразный запах гари.

Состоит бурый уголь из гуминовых кислот (чего абсолютно нет в каменном угле) с примесью углеводородов и карбоидов. гуминовых кислот колеблется от 64% до 2-3% в зависимости от местоположения залежи. Также от этого фактора зависит и наличие смол (от 25% до 5%).

В некоторых месторождениях в составе бурого угля обнаруживается бензольный экстракт (5-15%), воск (50-70%), а также содержание урана и германия.

Классификация:

В России принято несколько классификаций бурого угля (еще со времен СССР).
Официальная классификация подразделяет его на марки и технологические группы. Деление осуществляется за счет того, как уголь действует во время термической обработки.

В России все бурые угли относятся к марке Б. При делении на технологические группы учитываются спекающие способности угля.

Идентифицируются группы следующим образом: к марке прибавляют цифру, которая указывает на самый маленький размер пласта угля, например, Г6, Г17 и пр.

В России принято несколько классификаций бурого угля (еще со времен СССР).
Также по ГОСТу 1976 г. бурый уголь делят по степени углефикации на три стадии: О1, О2 и О3.

Стадии зависят от отражательной способности угля в масляной иммерсии: О1 – менее 0,30%, О2 – 0,30-0,39%, О3 – 0,40-0,49%. По влажности бурый уголь подразделяется на шесть групп: до 20%, 20-30%, 30-40%, 40-50%, 50-60% и 70% влажности.

По выходу первичной смолы полукоксования бурые угли делятся на четыре группы: свыше 25%, 20-25%, 15-20%, 15% и менее.

Также различают следующие виды бурых углей:

• Плотный бурый уголь – бурого цвета с матовым блеском и землистым изломом.
• Землистый бурый уголь – легко стирающийся в порошок.
• Смолистый бурый уголь – плотный, темно-бурого, даже черного цвета, в изломе с блеском как у смолы.
• Бумажный бурый уголь (дизодил) – истлевшая растительная масса, которую легко можно расслоить на тонкие листы.
• Торфяной бурый уголь – очень похож на торф.

Применение:

К такому виду полезного ископаемого как бурый уголь с каждым годом растет интерес.

Дело в том, что низкая себестоимость и большой запас разведанного и неразведанного угля дают о себе знать, и сфера применения бурого угля становится более обширной. Как топливо этот вид угля менее популярный, чем каменный.

Но, опять же, в силу низкой стоимости используется в мелких котельных и ТЭЦ, а также для отопления индивидуальных домов и коттеджей.

Путем перегонки из бурого угля получают жидкое углеводородное топливо. Остаток же используют для того, чтобы получить сажу. Из него также выделяются при переработке горючий газ и горный воск, который используют в бумажной, текстильной, деревообрабатывающей промышленности и дорожном строительстве.

[attention type=yellow]

Также бурый уголь служит сырьем для получения газа. Процесс этот называется газификацией угля. Заключается он в том, что бурый уголь в специальных газогенераторах при больших температурах (до 1000 ºС) нагревают. В результате этого процесса образуется газ, состоящий из метана, водорода и окиси углерода.

[/attention]

Этот газ впоследствии перерабатывают в синтетический – аналог природного газа. В свою очередь специалисты изобрели новый способ получения газа – подземная газификация, где весь процесс проходит под землей без непосредственного извлечения угля. Для этого роют вертикальные каналы, подходящие к залежам бурого угля и подпускают по ним высокие температуры.

По другим каналам выходит результат воздействия температур – газ.

Еще один процесс переработки бурого угля – гидрогенизация. Проходит он так: бурый уголь смешивают с тяжелым маслом и под воздействием катализатора соединяют с водородом при температуре 450 ºС. Вследствие этого получается синтетические газовые продукты и жидкие фракции топлива. Полученное еще раз подвергают процессу гидрогенизации и получают бензин очень хорошего качества.

Также бурый уголь является сырьем и в процессе полукоксования. Здесь при температуре 500-600 ºC и исключая доступ воздуха путем нагрева бурого угля получается полукокс, первичная смола, вода и полукоксовый газ. Полукокс (или кокс средней температуры) применяется в металлургии при получении ферросплавов, фосфатов, карбида кальция и как технологическое топливо.

Не стоит забывать и о том, что бурый уголь содержит гуминовые кислоты, которые повышают плодородность почвы и улучшают урожаи.

fro.ru

Бурый уголь, каменный уголь и антрацит

В результате длительного воздействия повышенных температур и давления бурые угли преобразуются в каменные угли, а последние – в антрациты.

Необратимый процесс постепенного изменения химического состава, физических и технологических свойств органического вещества на стадии превращения от бурых углей до антрацитов носит название метаморфизма углей.

Структурно-молекулярная перестройка органического вещества при метаморфизме сопровождается последовательным повышением в угле относительного содержания углерода, снижением содержания кислорода, выхода летучих веществ; изменяются содержание водорода, теплота сгорания, твердость, плотность, хрупкость, оптичность, электричность и др. физические свойства. Каменные угли на средних стадиях метаморфизма приобретают спекающие свойства – способность гелифицированных и липоидных компонентов органического вещества переходить при нагревании в определенных условиях в пластическое состояние и образовывать пористый монолит – кокс.

В зонах аэрации и активного действия подземных вод вблизи поверхности Земли угли подвергаются окислению.

По своему воздействию на химический состав и физические свойства окисление имеет обратную направленность по сравнению с метаморфизмом : уголь утрачивает прочностные свойства и спекаемость ; в нем возрастает относительное содержание кислорода, снижается количество углерода, увеличивается влажность и зольность, резко снижается теплота сгорания. Глубина окисления ископаемых углей в зависимости от современного и древнего рельефа, положения зеркала грунтовых вод, характера климатических условий, вещественного состава и метаморфизма колеблется от 0 до 100 метров по вертикали.

Наибольшую теплоотдачу получают от антрацитов, меньшую от бурого угля. Каменные угли — выигрывают по соотношению цена — качество. Уголь марок Д, Г и антрациты чаще всего применяются в котельных, т.к. они могут гореть без поддува.

Уголь марок СС, ОС, Т применяется для получения электрической энергии, т.к. он имеет большую теплоотдачи при сгорании, но сжигание данного вида углей связано с технологическими трудностями, которые оправданы лишь в случае необходимости большого количества угля.

[attention type=red]

В черной металлургии используются обычно марки Г, Ж, для производства сталей и чугуна. Фракция данной марки угля определяется исходя из меньшего значения самой мелкой фракции и большего значения самой крупной фракции, указанных в названии марки угля.

[/attention]

Так, например, фракция марки ДКОМ (К – 50-100, О – 25-50, М – 13-25) составляет 13-100 мм.

Бурый уголь

Бурый уголь является в виде плотной, землистой, деревянистой или волокнистой углистой массы с бурой чертой, со значительным содержанием летучих битуминозных веществ.

В нем часто хорошо сохранилась растительная древесная структура; излом раковистый, землистый или деревянный; цвет бурый или смоляно-черный; легко горит коптящим пламенем, выделяя неприятный своеобразный запах гари; при обработке едким калием дает темно-бурую жидкость.

При сухой перегонке образует аммиак, свободный или связанный с уксусной кислотой. Удельный вес 0,5—1,5. Средний химический состав, за вычетом золы: 50—77% (в среднем 63%) углерода, 26—37% (в среднем 32%) кислорода, 3—5% водорода и 0—2% азота.

На фото ниже — бурый уголь.

От каменного угля бурый уголь, как показываетназвание, отличается цветом (то более светлым, то более темным); есть, правда, и черные разновидности, но они в порошке в таком случае все-таки являются бурыми, между тем как антрацит и каменный уголь всегда дают черную черту на фарфоровой пластинке.

Существенное отличие от каменного угля заключается в менее высоком содержании углерода и значительно большем содержании битуминозных летучих веществ. Этим и объясняется, почему бурый уголь легче горит, дает больше дыма, запах, а также и вышеупомянутую реакцию с едким калием.

азота также значительно уступает каменным углям.

Каменный уголь

Уголь каменный, является сырьем для получения нафталина. Уголь и кокс применяется, как восстановитель в металлургии при выплавке железа. В зависимости от сорта, каменный уголь на 75% — 97% состоит из углерода, воды и летучих соединений. Уголь каменный является основой почти всех углеводородов. По строению уголь каменный, является мелко измельченным графитом.

Характеристики угля каменного различны и зависят от места добычи. Для выбора подходящей марки и вида угля необходимо ознакомиться с характеристиками. 

Основными характеристиками, которые определяют качество угля каменного, являются: влажность, теплота сгорания, содержание серы, зольность и выход летучих веществ. 

[attention type=green]

Сорт угля определяется размером куска и марки. Известно более 14 технологических марок угля.

[/attention]

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. 

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) каменного 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.

Каменный уголь исторически использовался человеком, для получения энергии и тепла, при его сгорании.

Принцип превращения растительных останков в каменных уголь основан на том, что за за многие миллионы лет, в условиях повышенного давления и отсутствия кислорода, торф не перегнивал и а соответственно и не возвращал в атмосферу полученный ранее углерод.

В результате этого длительного процесса и образовывался каменный уголь, в состав которого, помимо углерода (75-97%) так же входит водород (1,5-5,7%), кислород (5-15%), сера (0,5-4%), азот (

Бурый уголь: свойства и применение

Несмотря на то, что в сфере энергетики последнее время наблюдается невероятный технологический прорыв, бурый уголь, который был открыт довольно давно и начал активно использоваться еще в 19 веке, до сих пор остается востребованным и находит широкое применение на практике.

Такое положение объясняется оптимальным соотношением цены и качества данного вида топлива.

С точки зрения основных характеристик он уступает тому же каменному углю, но благодаря необычным свойствам бурого угля применение его возможно в самых разных областях хозяйственной деятельности современного человека.

Происхождение бурого угля

Характеристики бурого угля обусловлены его происхождением – он представляет собой промежуточное звено в длительном и сложном с химической точки зрения процессе формирования каменного угля.

Исходным материалом для этого служат подземные залежи остатков древних папоротников и хвощей, которые под воздействием совокупности факторов были законсервированы на большой глубине.

В результате, плотная масса постепенно превращалась в углерод (бурый уголь в среднем на 60 % состоит именно из углерода), где первой стадией превращения был торф, затем бурый уголь, который в процессе различных преобразований становился каменным углем, а в дальнейшем – антрацитом.

Таким образом, бурый уголь представляет собой молодой, «невызревший» каменный уголь. Это обстоятельство во многом объясняет свойства и применение бурого угля.

Его залежи расположены на глубине до 600 метров в виде сплошных толстых пластов различной мощности. В среднем глубина угольных наслоений колеблется от 10 до 60 метров, хотя известны месторождения, где толщина слоя достигает 200 м.

Все это делает процесс добычи бурого угля простым и малозатратным, а, следовательно, экономически эффективным.

Добыча бурого угля

Общие запасы бурого угля в мире специалисты оценивают примерно в 5 триллионов тонн. Главные месторождения при этом сосредоточены в России, Восточной Европе, а также в Австралии. Больше всего бурого топлива производят в Германии, где его добывают открытым способом на трех крупных месторождениях.

В России география добычи намного шире, хотя большая часть месторождений сосредоточена в азиатской части страны. Один из крупнейших угольных бассейнов в мире — Канско-Ачинский, находится Красноярском крае и, несмотря на то, что он частично захватывает Кемеровскую и Иркутскую области, все же главным поставщиком бурого угля в нашей стране по праву считается Красноярск.

[attention type=yellow]

Канско-Ачинский бассейн — это огромная территория, разделенная на десятки отдельных месторождений, каждое из которых способно обеспечить энергетические потребности целого района. Например, крупнейший разрез бассейна – березовский, где добывают так называемый шарыповский уголь, снабжает твердым топливом местную ГРЭС, на энергии которой держится экономика всего района.

[/attention]

Другой крупный угольный бассейн – Тунгусский. Он так же имеет отношение к Красноярскому краю, хотя большая его часть расположена на территории Республики Саха, на так называемой Центрально-Якутской равнине.

Основные характеристики бурого угля

Бурый уголь считается топливом низкой степени углефикации, так как концентрация углерода (вещества, которое и обеспечивает активное горение), в нем ниже, чем в каменном.

Этим объясняется и более низкая удельная теплота сгорания – количество тепла, которое выделяется при сгорании 1 кг топлива.

Для бурого угля этот показатель в среднем составляет 5,4-5,6 кКал, но отдельные разновидности, например, балахтинский отборный, с точки зрения удельной теплоты сгорания значительно превосходят средний уровень.

Для бурого угля характерно высокое содержание влаги – средний показатель 25 %, а в некоторых случаях влажность топлива может достигать 40 %.

Это обстоятельство не лучшим образом сказывается на горючих свойствах бурого угля и его применении.

При его сжигании в большом количестве выделяется дым, появляется своеобразный очень устойчивый запах гари, что создает определенные неудобства при использовании угля для отопления частных домов.

Еще одна важная характеристика любого твердого топлива – зольность. Она определяется в процентах и подразумевает объем негорючих отходов, которые остаются в печи после полного сгорания угля.

Зольность зависит от наличия в угольной массе влаги и посторонних примесей в виде различных смол. Их содержание может быть различным в зависимости от месторождения, на котором добывается уголь.

Таким образом, например, уголь Бородинского месторождения отличает высокий уровень влажности и зольности, которая в отдельных случаях может достигать 20 % и более.

Сфера применения

В зависимости от конкретного сочетания вышеперечисленных свойств, применение бурого угля возможно в самых разных сферах хозяйственной деятельности. Прежде всего, низкая себестоимость делает его привлекательным с точки зрения владельцев частных домов, где отопление строится на работе твердотопливных котлов.

Наибольшей популярностью в данном сегменте пользуется добываемый в Красноярске балахтинский уголь, который характеризуется умеренной влажностью (20-22 %) и зольностью (от 5 до 8 %), а также высокой теплотой сгорания. При таких показателях он идеально подходит для сжигания в стандартных твердотопливных котлах.

С этой точки зрения сравниться с балахтинским может только черногорский каменный уголь. Его главное достоинство – низкое содержание примесей, а также влажность, которая не превышает 7 %, а в некоторых разновидностях черногорского угля составляет всего 3 %. Соответственно, зольность такого топлива колеблется на уровне 7-8 %, а удельная теплота сгорания находится в пределах 7800-8200 кКал/кг.

Так же бурый уголь может использоваться в небольших котельных и на тепловых электростанциях, где топливо должно соответствовать особым требованиям.

[attention type=red]

Применение каменного угля, а тем более, антрацита в данном случае нерентабельно из-за высокой стоимости. А вот бурый уголь подходят для таких целей практически идеально.

[/attention]

В Красноярске, например, для подобных целей используют, главным образом, шарыповский и бородинский бурый уголь.

Таким образом, свойства и применение бурого угля довольно широки, что отмечено в «Энергетической стратегии России на период до 2020 года». В указанном документе подчеркивается несомненная важность данного вида топлива для энергетической независимости страны.

Бурый уголь в целом характеризуется высокой теплотой сгорания при относительно низкой себестоимости. Но при этом большое количество посторонних примесей в виде различных смол, а также высокая влажность снижают эффективность бурого угля как топлива.

Конкретные рекомендации по его использованию зависят от характеристик выбранной разновидности.

Для отопления частных домов с помощью твердотопливных котлов идеально подходит балахтинский, а если используются установки автоматического или полуавтоматического типа, то лучшим решением станет черногорский каменный уголь, который характеризуется низкой влажностью и зольностью. А вот для работы небольших котельных и ТЭЦ подходят менее качественные виды топлива, с более высоким содержанием примесей и влаги, например, бородинский или шарыповский.