Бурый уголь — Википедия

Бурый уголь • Происхождение угля 🔥 Качество угля определяют по глубине его залегания. Залежи бурого угля находят обычно на глубине до полукилометра.

Содержание

Состав и строение[править | править код]

Суббитуминозный (бурый) уголь является плотной, камнеподобной углистой массой от почти чёрного до светло-бурого цвета, всегда с бурой чертой. В нём нередко заметна растительная древесная структура; излом раковистый, землистый или деревянный[2]. Легко горит коптящим пламенем, выделяя неприятный своеобразный запах гари.

При обработке гидроксидом калия 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 и серы: 50—77 % (в среднем 63 %) углерода, 26—37 % (в среднем 32 %) кислорода, 3—5 % водорода и 0—2 % азота. Основные примеси в буром угле те же, что и в любом другом ископаемом угле.

Подавляющее большинство бурых углей по вещественному составу относятся к гумитам. Сапропелиты и переходные гумусово-сапропелевые разности имеют подчинённое значение и встречаются в виде прослоев в пластах, сложенных гумитами. Большинство бурых углей слагается микрокомпонентами витринита группы (80-98 %) и только в юрских бурых углях Средней Азии преобладают микрокомпоненты группы фюзинита (45-82 %); для нижнекарбоновых бурых уголь характерно высокое содержание лейптинита[5].

Бурые угли характеризуются повышенным содержанием фенольных, карбоксильных и гидроксильных групп, наличием свободных гуминовых кислот, содержание которых снижается с повышением степени метаморфизма от 64 до 2-3 % и смол от 25 до 5 %. На некоторых месторождениях мягкие бурые угли дают высокий выход бензольного экстракта (5-15 %), содержащего 50-75 % восков, и имеют повышенное содержание урана и германия.

Среднее содержание минерального остатка (золы) бурых углей составляет 20-45 % от массы сухого вещества. С повышением содержания золы теплотворная способность углей снижается, сложнее проектировать котельные установки тепловых электростанций и других устройств для сжигания углей. Основными компонентами золы углей являются диоксид кремния (около 30-60 %), оксид алюминия (порядка 10-20 %), а также, оксиды кальция (7-15 %) и железа (8-15 %). Присутствие в золе больших количеств оксидов щелочных металлов заметно снижает температуру плавления золы, что необходимо учитывать при проектировании топочных устройств. Элементный состав золы сильно зависит не только от доминирующих пород исходных растений, но и от условий формирования угольного пласта (глубина залегания, подземные водоемы, состав почвы на данной глубине и пр.). Для удобства проведения теплотехнических расчетов и проектирования устройств для сжигания углей существуют справочные таблицы с параметрами углей различных пород и их зольных остатков.[6]

Марки угля для домашних котлов

Уголь для домашних котлов должен обладать:

  • Средней или высокой теплотой сгорания
  • Низкой зольностью
  • Небольшим выходом летучих веществ
  • Низким содержанием серы

Лучше всего этим параметрам отвечает антрацит. Но у него есть ряд недостатков. Марка плохо воспламеняется и стоит дорого. К тому же, не во всех регионах этот вид полезного ископаемого доступен для потребителей. Антрацит из некоторых месторождений содержит много серы.

Поэтому в домашних котлах часто используются другие марки:

  • Длиннопламенный (Д)
  • Длиннопламенный газовый (ДГ)
  • Газовый (Г)
  • Газовый жирный отощенный (ГЖО)
  • Тощий (Т)
  • Тощий слабоспекающийся (ТС)
  • Бурый (Б)

При выборе марки следует ориентироваться на 3 основных типа котлов:

  • Классические
    Воздух в такой котел поступает естественным способом. Колосники располагаются в нижней части топочной камеры, а теплообменник – в верхней. Коэффициент полезного действия (КПД) котла довольно низкий. Лучше всего его топить длиннопламенным углем, который быстро воспламеняется. Недостаток марки – большое количество дыма, образующегося при сгорании. Выбирайте по возможности фюзинитовую подгруппу с меньшим выходом летучих веществ.
    Для классического котла может подойти и бурый уголь второй и третьей групп (2Б и 3Б). Но у него есть ряд недостатков: высокие зольность и выход летучих веществ, низкая теплота сгорания. При сжигании такое топливо сильно дымит, дает неприятный запах. В его золе много кальция. Поэтому нельзя проводить влажную чистку котлов, работающих на буром угле. Кальций при взаимодействии с водой образует труднорастворимые соли, которые засоряют дымоход и решетки.
    Бурый уголь можно использовать только в котлах, которые располагаются в отдельных нежилых зданиях, для отопления хозяйственных построек. Преимущество этого материала – низкая цена.
  • Длительного горения
    В таких котлах воздух подается принудительно вентиляторами. Дым выводится через извитые каналы полностью остывшим. Время сгорания угля больше, что повышает КПД устройства.
    Для котлов длительного горения лучше всего подойдет антрацит. Его можно заменить тощим или тощим слабоспекающимся углем. Сначала в топку загружают длиннопламенную марку. Когда она загорится, добавляют антрацит или тощую разновидность. Длиннопламенный уголь обеспечит быстрое воспламенение, а тощий и антрацит – длительное и равномерное горение.
  • Пиролизные (газогенераторные)
    Такие котлы оборудованы дополнительной камерой, где дожигаются выделяемые из угля газы. В результате получается больше тепла.
    Для пиролизных котлов лучше всего подходит газовая марка. В них также можно использовать длиннопламенный газовый уголь и газовый жирный отощенный. Антрацит и тощий не подойдут, так как после их сжигания выделяется минимальное количество летучих веществ.

Подводя итог, мы можем выделить лучшие марки угля для отопления в разных видах котлов:

  • Длиннопламенный (Д) – для классических моделей
  • Антрацит (А) – для котлов длительного горения
  • Газовый (Г) – для пиролизных котлов

Остальные марки могут служить заменой, если они доступнее по цене и есть в наличии в том или ином регионе.

Происхождение залежей[править | править код]

Наиболее крупные бассейны и месторождения бурых углей характерны для мезозойско-кайнозойских отложений. Исключение составляют нижнекаменноугольные бурые угли Восточно-Европейской платформы (Подмосковный бассейн). В Европе залежи бурых углей связаны почти исключительно с отложениями неоген-палеогенового возраста, в Азии — преимущественно юрского, в меньшей степени мелового и палеоген-неогенового, на остальных континентах — мелового и палеоген-неогенового. В России основные запасы бурых углей приурочены к юрским отложениям[5].

Значительная часть бурых углей залегает на небольших глубинах в угольных пластах (залежах) мощностью 10-60 м, что позволяет отрабатывать их открытым способом. На отдельных месторождениях мощность залежей 100—200 м.

Материалом для образования бурого угля послужили различные пальмы, хвойные и лиственные деревья и торфяные растения, постепенное разложение которых под водой, без доступа воздуха, под прикрытием и в смеси с глиной и песком, постепенно ведёт к обогащению истлевающих растительных остатков углеродом при постоянном выделении летучих веществ. Одной из первых стадий такого истлевания, после торфа, является бурый уголь, дальнейшее разложение которого завершается превращением в каменный уголь и антрацит и даже графит.

Такой переход растительных остатков от слабо истлевшего состояния торфа через лигнит, бурый, каменный уголь и антрацит, наконец в чистый углерод — графит совершается, конечно, крайне медленно и вполне понятно, что, чем разновидности ископаемых углей богаче углеродом, тем древнее и геологический их возраст. Графит и шунгит приурочены к азойской группе, антрацит и каменный уголь — к палеозойской, а бурый уголь к мезозойской и преимущественно кайнозойской. Впрочем, каменный уголь встречается также и в мезозойских отложениях и, ввиду существования постепенного перехода между бурым и каменным углем, многими принято ископаемые угли моложе меловой системы называть бурым углем, а более древние — каменным углем, хотя по своим признакам они и заслуживали бы скорее названия бурого угля.

Общие мировые ресурсы бурых углей оцениваются (до глубины 600 м) в 4,9 трлн т (1981), из них точно подсчитаны 1,3 трлн т, измеренные 0,3 трлн т. Основные запасы сосредоточены в России, Германии, Чехословакии, Польше и Австралии. Из них Германия является основным поставщиком бурых углей, Россия на втором месте.

разновидность

Что касается внешних свойств бурого угля, это выражается в:

  • Мягкий бурый уголь,
  • Лигнит твердый,
  • Матовый бурый уголь и
  • Глянцевый бурый уголь

назначенный.

Другая классификация основана на их петрографических и технических свойствах.

  • ксилитовый уголь ,
  • Каменный уголь ,
  • Энергетический уголь ,
  • Брикетирование древесного угля ,
  • Лигнитовый кокс ,
  • Каменный уголь и
  • Рассол .

Классификация, виды

Каменный уголь разделяют на блестящий, полублестящий, полуматовый, матовый. Как правило, блестящие виды угля малозольны вследствие незначительного содержания минеральных примесей.

Среди структур органического вещества угля выделено 4 типа (телинитовый, посттелинитовый, преколинитовый и колинитовый), которые являются последовательными стадиями единого процесса разложения лигнинов — целлюлозных тканей. К генетическим группам каменного угля, кроме этих четырёх типов, дополнительно включён лейптинитовый уголь. Каждая из пяти генетических групп по типу вещества микрокомпонентов угля разделена на соответствующие классы.

Существует много видов классификаций каменного угля: по вещественному составу, петрографическому составу, генетические, химико-технологические, промышленные и смешанные. Генетические классификации характеризуют условия накопления угля, вещественные и петрографические — его вещественный и петрографический состав, химико-технологические — химический состав угля, процессы формирования и промышленной переработки, промышленные — технологическое группировки видов угля в зависимости от требований промышленности. Классификации угля в пластах используются для характеристики угольных месторождений.

Промышленная классификация угля

За основу промышленной классификации каменного угля в отдельных странах принимаются различные параметры свойств и состава угля: в США каменный уголь классифицируют по теплоте сгорания, содержанием связанного углерода и относительным содержанием летучих веществ, в Японии — по теплоте сгорания, так называемым топливным коэффициентам и прочностью коксов либо неспособностью к коксованию. В СССР в году как основная промышленная классификация действовала разработанная в году В. С. Крымом так называемая Донецкая классификация. Она называется иногда «марочной», одновременно является и генетической, поскольку положенные в её основу изменения свойств угля отражают их связь с генетическим развитием органического вещества угля.

Применение[править | править код]

Как топливо бурый уголь в России и многих других странах вследствие своих недостатков (низкая теплота сгорания, повышенная влажность) имеет меньшее значение, чем каменный уголь. Главным преимуществом бурого угля является низкая стоимость. Применяется как на тепловых электростанциях (его используют такие крупные электростанции, как Берёзовская ГРЭС, Приморская ГРЭС, Благовещенская ТЭЦ), так и на котельных. Используется для пылевидного сжигания (при хранении бурый уголь высыхает и рассыпается), а иногда и целиком[5]. В Греции и особенно в Германии бурый уголь активно используется в тепловых электростанциях[11].

С большой скоростью распространяется получение жидких углеводородных топлив из бурого угля перегонкой[12][13]. После перегонки остаток годится для получения сажи. Из него извлекают горючий газ, получают углещелочные реагенты и монтан-воск (горный воск).

В мизерных количествах он применяется и для поделок.

Бурый уголь и экология[править | править код]

экологические проблемы

Добыча бурого угля вызывает глубокое вмешательство в экологии в горных районах . Это стоит стремление минимизировать те антропогенные воздействия посредством перспективного экологического планирования и эффективного использования энергетических ресурсов.

МГЭИК (Межправительственная группа экспертов по изменению климата, IPCC) призывает к быстрой и фундаментальной трансформации глобального энергоснабжения, с тем чтобы предотвратить глубокие изменения климата. Это также включает постепенный отказ от производства электроэнергии из бурого угля . Производство электроэнергии из бурого угля немного выросло в ЕС в 2017 году, однако отказ от производства электроэнергии на основе бурого угля еще не выявлен.

Добыча и восстановление

Сегодня бурый уголь в значительных количествах добывается в Европе только открытым способом. Добыча лигнита открытым способом связана с высоким уровнем землепользования . Эти площади рекультивируются после того, как они были использованы горнодобывающей компанией . На площадях лесовосстановление и / или возвращение в сельское хозяйство путем целевого возделывания. Оставшиеся ямы обычно затопляют и превращают в озера для туристического использования ( Leipziger Neuseenland , Villeseen ).

В соответствии с немецким законодательством о добыче полезных ископаемых , чтобы иметь возможность извлекать залежи как можно более полно, целые деревни перемещаются и раскапываются ( разрушаются ), что может привести к конфликтам с населением (см. Также список раскопанных деревень ).

Раньше бурый уголь добывался в больших масштабах во всех областях добычи бурого угля в Германии в гражданском строительстве . С ростом механизации горные работы переместились в сторону открытых горных работ. Преимуществом гражданского строительства была, в частности, избирательная добыча различных видов угля. для химической промышленности. Основное внимание здесь уделялось центральному немецкому региону вокруг Галле. Как правило, горнодобывающие компании заключали с собственниками земли договор аренды, который предусматривал восстановление земель для сельскохозяйственных нужд после окончания добычи. Поэтому поля трещин над демонтированными частями месторождения были выровнены и возвращены владельцам. Этот процесс не всегда был бесконфликтным.

Согласно исследованию, опубликованному в 2016 году, резервы, принятые энергетическими компаниями на восстановление карьеров бурого угля, слишком низки и недоступны в чрезвычайной ситуации.

Загрязнение воздуха

Загрязнители воздуха

Электростанции из бурого угля выбрасывают различные загрязнители, некоторые из которых выбрасываются в окружающую среду, несмотря на фильтрацию выхлопных газов. Они включают Б. различные тяжелые металлы, ртуть и мелкая пыль . По сравнению с каменным углем, немецкий бурый уголь содержит только около трети радиоактивных элементов урана , тория и радия .

Соответствующие технические меры предосторожности позволили снизить выбросы диоксида серы и, в частности, летучей золы. Летучая зола z. Б. разделены электрофильтрами до 99,5%. Диоксид серы отделяется до 90% путем десульфуризации дымовых газов , в результате чего в качестве побочного продукта образуется большое количество гипса , который в основном используется в строительной отрасли.

Климатическая актуальность

При сжигании лигнита неизбежно образуется углекислый газ . Электростанции, работающие на буром угле, как и все электростанции, работающие на ископаемых источниках энергии , при сгорании выделяют углерод, хранящийся в топливе, в атмосферу в виде двуокиси углерода. Кроме того, на электростанциях образуется большое количество водяного пара. Выбрасываемые количества углекислого газа и водяного пара являются важными парниковыми газами как движущими силами глобального потепления . Углекислый газ, на долю которого приходится 77%, является наиболее важным парниковым газом, выделяемым в результате антропогенного воздействия. Согласно Четвертому отчету об оценке МГЭИК, если доля CO 2 в атмосфере удвоится по сравнению с доиндустриальным значением 280 частей на миллион, к 2100 году можно ожидать повышения температуры на 2–6 ° C.

Поскольку углерод, содержащийся в топливе для преобразования энергии, полностью превращается в диоксид углерода при оптимальном сгорании, выброс диоксида углерода не может быть предотвращен на таких электростанциях в силу принципа, но может быть уменьшен только на время за счет повышения эффективности. от электростанций и , таким образом , более низкого потребления угля. Тем не менее, выбросы углекислого газа на электростанциях, работающих на буром угле, в размере 980–1230 г CO 2 / кВтч связаны с топливом , что значительно выше, чем на других электростанциях, работающих на ископаемом топливе (см. Также: угольные электростанции ). Современные парогазовые электростанции с 410-430 г CO 2 / кВтч z. Б. только около трети углекислого газа от лигнитовых электростанций.

На электростанции из бурого угля приходится около половины выбросов углекислого газа, вызванных производством электроэнергии в Германии, в то время как доля бурого угля в производстве электроэнергии составляет лишь около четверти (значения относятся к 2011 году). Это приводит к увеличению выбросов CO 2 на 1 кВт · ч для бурого угля примерно в 3 раза по сравнению с другими источниками энергии, используемыми для выработки электроэнергии.

Предлагаемое и планируемое разделение CO 2 ( CCS – улавливание и хранение углерода) на электростанциях, не использующих диоксид углерода, связано с техническими, энергетическими и финансовыми затратами, что снижает эффективность и, таким образом, увеличивает потребление угля. В 2008 году энергетическая компания Vattenfall создала испытательную установку для отделения диоксида углерода в насосе Black Pump в Бранденбурге . Немецкие политики отказались от первоначальных планов по хранению уловленного таким образом углекислого газа под землей из-за народного сопротивления и «отсутствия воли» к его реализации. Технология CCS вызывает споры, так как в результате падает эффективность электростанций и нельзя гарантировать безопасное местонахождение CO 2 .

Месторождения каменного угля в Германии

  • Аахенское месторождение (Северный Рейн-Вестфалия, Бельгия)
  • Доленерское месторождение (Фрайталь, Саксония)
  • Иббенбюренское месторождение (Северный Рейн-Вестфалия)
  • Лугау-Ольсницерское месторождение (Саксония)
  • Рейн-Вестфальское месторождение (Северный Рейн-Вестфалия)
  • Саарское месторождение (Саар, Франция)
  • Цвикауское месторождение (Саксония)

Смотри тоже

  • Список немецких карьеров
  • Список раскопанных городов

Крупные месторождения[править | править код]

Австралия[править | править код]

В долине Латроб добывают 90[14]—98,5[15] % бурого угля всей Австралии.

Германия[править | править код]

Германия — крупнейший производитель бурого угля в Европе, соперничать с ней может только Россия. Из достоверных запасов бурого угля (80 млрд т) большая часть находится в Восточной Германии (Лаузицкий и Среднегерманский бассейны), а вЗападной Германии выделяется бассейн к западу от Кёльна (Нижнерейнский).Бурый уголь здесь добывается открытым способом.[16]

Россия[править | править код]

Солтонское месторождение[править | править код]

Солтонское угольное месторождение — угольное месторождение, расположенное на Алтае, в России. Прогнозируемые запасы оцениваются в 250 миллионов тонн. Уголь здесь добывается открытым способом. В настоящее время разведанные запасы бурого угля на двух разрезах составляют 34 миллиона тонн. В 2006 году здесь было добыто 100 тысяч тонн угля. Также на реке Селенга есть месторождение бурого угля.

Канско-Ачинский бассейн[править | править код]

Канско-Ачинский угольный бассейн, расположен на несколько сотен километров восточнее Кузнецкого бассейна на территории Красноярского края и частично в Кемеровской и Иркутской областях России. Этот Центрально-Сибирский бассейн обладает значительными запасами энергетического бурого угля. Добыча ведётся в основном открытым способом (открытая часть бассейна составляет 45 тысяч км² — 143 миллиардов тонн угля пласты мощностью 15 — 70 м.). Встречаются также месторождения каменного угля.

Общие запасы составляют около 638 миллиардов тонн. Мощность рабочих пластов от 2 до 15 м, максимальная — 85 м. Угли сформировались в юрский период. Площадь бассейна поделена на 10 промышленно-геологических районов, в каждом из которых разрабатывается по одному месторождению:

  • Абанское
  • Ирша-Бородинское
  • Берёзовское
  • Назаровское
  • Боготольское
  • Бородинское
  • Урюпское
  • Барандатское
  • Итатское
  • Саяно-Партизанское

Тунгусский угольный бассейн[править | править код]

Тунгусский угольный бассейн располагается на территории Республики Саха и Красноярского края РФ. Основная часть его располагается в Центрально-Якутской равнине в бассейне реки Лены и её притоков (Алдана и Вилюя). Площадь около 750 000 км². Общие геологические запасы до глубины 600 м — более 2 триллионов тонн. По геологическому строению территория угольного бассейна подразделяется на две части: западную, которая занимает Тунгусскую синеклизу Сибирской платформы, и восточную, входящую в краевую зону Верхоянского хребта.

Угольные пласты этого бассейна сложены из осадочных пород от нижнеюрского до палеогенового периодов. Залегание угленосных пород осложнено пологими поднятиями и впадинами. В Приверхоянском прогибе угленосная толща собрана в складки, осложнённые разрывами, мощность её 1000—2500 м. Количество и мощность угольных пластов мезозойского возраста в различных частях бассейна разнообразны: в западной части от 1 до 10 пластов мощностью 1-20 м, в восточной до 30 пластов мощностью 1-2 м. Встречаются не только бурые, но и каменные угли.

В тунгусских бурых углях содержится от 15 до 30 % влаги, зольность углей 10-25 %, теплота сгорания 27,2 МДж/кг. Пласты бурого угля имеют линзовидный характер, мощность меняется от 1-10 м до 30 м.

Месторождения бурого угля часто располагаются рядом с каменноугольными. Поэтому он добывается также в таких известных бассейнах как Минусинский или Кузнецкий.

Украина[править | править код]

В 60-80-е годы 20 столетия Украина добывала порядка 10 млн тонн бурого угля из Александрийского геолого-промышленного района Днепровского буроугольного района[17] . Пик добычи пришелся на 1976 год, когда производственное объединение «Александрияуголь» добыло 11722,7 тыс. тонн, получив 4079,7 тыс. тонн топливного буроугольного брикета. Днепровский бассейн расположен в центральной части Украины на территории 6 областей: Житомирской, Винницкой, Черкасской, Кировоградской, Днепропетровской, Запорожской. В его пределах выявлено около 200 месторождений c различными запасами и горно-геологическими условиями. Извлекаемые ресурсы Днепровского буроугольного района оцениваются в 1,15 млрд.тонн. В 2008 году, в ходе неудачного эксперимента с арендой производственных предприятий государственной холдинговой компании «Александрияуголь», добыча и реализация практически прекратилась и сократилась до исторического минимума в 41 тыс. тонн, а в 2009 была полностью прекращена. Ожидается, что добыча бурого угля на Украине возобновится в 2012 году на Мокрокалыгорском месторождении, запасы которого оцениваются в 7,76 млн т[18]. Угольная промышленность Украины насчитывает свыше 250 шахт и 6 карьеров, 64обогатительные фабрики, 3 угледобывающие комбинаты, 17 заводов угольногомашиностроения, 20 научно-исследовательских, проектно-конструкторских итехнологических организаций.

литература

  • Ханс-Георг Шефер: Происхождение и развитие термической очистки бурого угля . В: Chemiker-Zeitung . Лента 115 , нет. 1 , 1991, ISSN  0009-2894 , стр. 19-24 . 
  • Wirtschaftsvereinigung Bergbau (Ред.): Руководство по горному делу . 5-е издание. Glückauf, Essen 1994, ISBN 3-7739-0567-X . 
  • Фридрих Х. Франке, Клаус Дж. Гунстерманн, Майкл Дж. Паерш: Уголь и окружающая среда Комментарий = горнодобывающая промышленность, сырье, энергия. Лента 26 . Glückauf, Essen 1989, ISBN 3-7739-0518-1 . 
  • Толе, Бернхард (1993) Бурый уголь как энергетический ресурс. Науки о Земле; 11, 2; 50-58; DOI: 10.2312 / geosciences . 1993.11.50 .

Добыча[править | править код]

Добыча бурого угля, в миллионах тонн:

Внешние ссылки

  • Geographyinaction – an Irish case study
  • Photograph of lignite
  • Environmental Clean Technologies – What is brown coal?
  • Why Brown Coal Should Stay in the Ground

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Ссылки

  • РосИнформУголь
  • Добыча полезных ископаемых
  • [www.mining-enc.ru/b/buryj-ugol/ Горная энциклопедия]
  • ЭнциклопедияКругосвет
modif.png

Эта страница в последний раз была отредактирована 9 апреля 2021 в 05:09.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...