Виды угля: какое топливо эффективней?
Уголь – это органическое вещество, которое образовалось из растительных остатков. Под воздействием давления и температур залежи торфа на протяжении целых веков превращались в породу. Сначала — в бурый уголь, затем — в каменный уголь, который трансформировался в антрацит.
На каждой стадии уголь меняет свои характерные свойства, которые напрямую влияют на его качество. В чём принципиальные отличия каждого вида?
Бурый уголь
Бурый уголь — самая молодая твёрдая горная порода, которая образовалась около 50 млн лет назад из торфа или лигнита. По своей сути, это «недозревший» каменный уголь.
Это полезное ископаемое получило своё название из-за цвета – оттенки варьируются от буро-рыжего до чёрного. Бурый уголь считается топливом низкой степени углефикации (метаморфизма). Он содержит в себе от 50% углерода, но также много летучих веществ, минеральных примесей и влаги, поэтому гораздо легче горит и даёт больше дыма и запаха гари.
В зависимости от влажности, бурый уголь делят на марки 1Б (влажность более 40%), 2Б (30-40%) и 3Б (до 30%). Выход летучих веществ у бурых углей составляет до 50%.
Фото: miningwiki.ruПри продолжительном контакте с воздухом бурый уголь имеет свойство терять структуру и растрескиваться. Среди всех видов угля он считается самым некачественным топливом, так как выделяет куда меньше тепла: теплота сгорания составляет всего 4000 — 5500 ккал\кг.
Бурый уголь залегает на небольших глубинах (до 1 км), поэтому его гораздо легче и дешевле добывать. Однако в России как топливо он применяется намного реже, чем каменный уголь. Из-за низкой стоимости бурому углю всё же отдают предпочтение некоторые мелкие и частные котельные и ТЭЦ.
В России крупнейшие месторождения бурого угля располагаются в Канско-Ачинском бассейне (Красноярский край). В целом участок обладает запасами почти в 640 млрд т (около 140 млрд т пригодны для разработки открытыми способом).
Богато запасами бурого угля и единственное угольное месторождение в Алтае – Солтонское. Его прогнозируемые запасы составляют 250 млн т.
Около 2 трлн т бурого угля таит в себе Ленский угольный бассейн, расположенный на территории Якутии и Красноярского края. Кроме того, этот вид полезного ископаемого нередко залегает вместе с каменным углём – так, его также получают на месторождениях
Каменный уголь
Куда большую популярность в топливной энергетике имеет каменный уголь. Он намного старше бурого угля – возраст каменных отложений составляет порядка 350 млн лет. Каменный уголь куда более крепкое, твёрдое и тяжёлое полезное ископаемое, которое обычно залегает на глубинах от 2 км.
В этой горной породе чёрного цвета с матовым блеском содержится 75-95% углерода и при этом всего 5-6% влаги. За счёт высокой теплоты сгорания — около 5500-7500 ккал\кг — каменный уголь горит гораздо лучше, чем бурый.
По степени углефикации каменный уголь разделяют на множество разновидностей. Среди марок угля сегодня выделяют длиннопламенный (Д), газовый (Г), жирный (Ж), коксовый жирный (КЖ), коксовый (К), отощённый спекающийся (ОС), тощий (Т) и антрацит (А).
Все подвиды каменного угля отличаются степенью выхода летучих веществ, элементарным составом, теплотой сгорания, объёмным весом и выходом летучих веществ. Например, у каменных углей марок Г и Д выход летучих веществ составляет 30-50%, марок Т – 13%, А – 2-9%.
В тощих углях много углеродов, но мало летучих веществ и битумов. К газовым и жирным относятся угли с большим содержанием летучих веществ. А коксовые угли имеют наибольшую теплоту сгорания – свыше 8 тысяч ккал/кг.
Территория России изобилует количеством каменноугольных бассейнов, рассредоточенных в самых разных регионах. Главные «угольные» точки находятся в Минусинском, Кузнецком, Ленском, Тунгусском, Таймырском, Печорском, Южно-Якутском и Буреинском бассейнах.
Так, на территории Минусинского бассейна залегает около 2,7 млрд т каменного угля. А в Кузнецком угольном бассейне хранится порядка 61,6 млрд т разведанных запасов углей.
Также к крупнейшим месторождениям каменного угля причисляют Эльгинское месторождение
Антрацит
Наивысшей степенью углефикации обладает антрацит – конечная стадия сформирования угля. Все процессы гниения торфяных отложений завершены, каждый слой горной породы полностью спрессован, поэтому и вещества максимально сконцентрированы.
Антрацит легко отличить от других видов угля благодаря ярко выраженному чёрному цвету с металлическим блеском. Он обладает хорошей электропроводностью, имеет большую вязкость и практически не спекается.
Этот вид угля практически лишён влаги (не более 1-3%) и минеральных примесей, зато содержит много углерода (около 94%). Такие свойства обеспечивают очень высокую удельную теплоту сгорания —
Чтобы поджечь антрацит, нужно постараться: он загорается только при температурах 600-700˚С, но в случае успеха не даёт дыма и горит почти без пламени (в отдельных случаях вообще без него). Кроме того, продукты сгорания данного топлива не имеют запаха.
В основном антрацит залегает на глубинах 6 км. Это довольно редкое полезное ископаемое: его доля среди мирового запаса угля составляет около 3%.
Россия занимает первое место по запасам антрацитов. Он залегает в следующих угольных бассейнах: Кузнецком, Таймырском, Грушевском, Тунгусском. Также эти полезные ископаемые обнаружены на Урале и в Магаданской области.
Как определить зольность?
Самой важной характеристикой угля является зольность – процентное содержание негорючего остатка (золы), образуемого из минеральных примесей топлива после его полного сгорания. С учётом зольности разработаны методы оценки эффективности обогащения угля, а также формируются цены на топливо.
Зольность измеряется в процентах от общей массы угля. Чем она выше, тем ниже теплота сгорания и, соответственно, качество угля. Поэтому именно зольность угля определяет его пригодность к использованию в качестве топлива. Так, уголь с 25-процентной зольностью относят к высокосортному, низкосортным считается уголь с показателем от 40%.
Определение зольности угля осуществляется одним стандартным методом: топливо полностью сжигают, потом проводят прокаливание зольного остатка до постоянной массы и непосредственно определяют её долю относительно изначальной массы топлива.
При сгорании углей проходит несколько этапов процесса превращения минеральных компонентов в золу. Все реакции проходят с разной скоростью и в разных температурных условиях. Масса и состав полученной золы разнятся в каждом отдельном озолении, поэтому точно определить зольность каждого вида угля в отдельности невозможно.
То же самое можно сказать и об остальных свойствах каменного, бурого угля или антрацита: они определяются целым рядом факторов, поэтому за основу берутся лишь усреднённые параметры.
Уголь — Что такое Уголь?
Уголь — это вид ископаемого топлива, образовавшийся из частей древних растений под землей без доступа кислорода.
Уголь — вид ископаемого топлива, образовавшийся из частей древних растений под землей без доступа кислорода.Международное название углерода происходит от лат. carbō (уголь).
Уголь был 1м из используемых человеком видов ископаемого топлива.
Он позволил совершить промышленную революцию, которая в свою очередь способствовала развитию угольной отрасли промышленности, обеспечив ее более современной технологией.
В 1960 г. уголь давал около 50% мирового производства энергии, к 1970 г. его доля упала до 1/3.
Использование угля увеличивается в периоды высоких цен на нефть и другие энергоносители.
Сланцевая революция в США вынудила снизить цену на американский уголь, поставки которого стали вытеснять более дорогое топливо в Европе.
Для образования угля необходимо обильное накопление растительной массы.
В древних торфяных болотах, начиная с девонского периода (примерно 400 млн лет назад), накапливалось органическое вещество, из которого без доступа кислорода формировались ископаемые угли.
Большинство промышленных месторождений ископаемого угля относится к этому периоду, хотя существуют и более молодые месторождения.Возраст самого древнего угля оценивается примерно в 300-400 млн лет.
Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов. Основа образования угля — растительные остатки.
В зависимости от степени преобразования и удельного количества углерода в угле различают 4 его типа:
- бурый уголь (лигниты),
- каменный уголь,
- антрацит,
- графит.
- лигниты,
- суббитуминозный уголь,
- битуминозный уголь,
- антрацит,
- графит.
Характеризуется большой плотностью и блеском.
Содержит 95 % углерода.
Применяется как твердое высококалорийное топливо (теплотворность 6800-8350 ккал/кг).
Имеет наибольшую теплоту сгорания, но плохо воспламеняются.
Образуются из каменного угля при повышении давления и температуры на глубинах порядка 6 км.
Каменный уголь — осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений).
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, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.
Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 % до 95 %.
Содержат до 12 % влаги (3-4 % внутренней), поэтому имеют более высокую теплоту сгорания по сравнению с бурыми углями.
Содержат до 32 % летучих веществ, за счёт чего неплохо воспламеняются.
Образуются из бурого угля на глубинах порядка 3 км.
Бурый уголь — твердый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65-70 % углерода, имеет бурый цвет, наиболее молодой из ископаемых углей. Используется как местное топливо, а также как химическое сырье.
Содержат много воды (43 %), и поэтому имеют низкую теплоту сгорания.
Кроме того, содержат большое кол-во летучих веществ (до 50 %).
Образуются из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры на глубинах порядка 1 км.
Способы добычи угля зависят от глубины его залегания.
Разработка ведется открытым способом в угольных разрезах, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров.
Нередки случаи, когда при всё 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 РФ 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 строительной отрасли промышленности, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения.
В Англии в 1735 г научились выплавлять чугун на коксе.
Каменный уголь используется как бытовое, энергетическое топливо, сырье для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов.
Перспективным является сжижение (гидрогенизация) угля с образованием жидкого топлива.
Для производства 1 т нефти расходуется 2-3 т каменного угля.
Из каменного угля получают искусственный графит.
Стоимость каменного угля зависит от его качества и стоимости транспортировки.
В 2000 г по России цены составляли 60-400 руб/т, в 2008 г до 600-1300руб/т.
На мировом рынке цена достигла 300 долл США/т в 2008 г , в 2010 г составила до 3500-3650 руб/т.
Read in English coal
Классификация угля: виды, марки
Основной показатель любого топлива — удельная теплота сгорания. Для бурого угля этот показатель составляет около 3500, для антрацита 7400 ккал/кг. Мы в своих расчетах используем 5300 ккал/кг. В справочниках иногда приводят значение 7000 ккал/кг, но эти цифры относятся к угольному концентрату.
Виды и сорта угля
Уголь классифицируется по многим параметрам (география добычи, химический состав), но с «бытовой» точки зрения, покупая уголь, достаточно разобраться в маркировке и возможности использования в Термороботе.
По степени углефикации выделяют три вида угля: бурый, каменный и антрацит. Используют следующую систему обозначений угля: Сорт = (марка) + (класс крупности).
Бурые | Б | |
Каменные | Длиннопламенные | Д |
Газовые | Г | |
Жирные | Ж | |
Коксовые | К | |
Отощенно-спекающиеся | ОС | |
Слабоспекающийся | СС | |
Тощие | Т | |
Антрациты | А | |
Кроме основных марок, приведенных в таблице, выделяют также промежуточные марки каменного угля: ДГ (длиннопламенно-газовые), ГЖ (газовые жирные), КЖ (коксовые жирные), ПА (полуантрациты), бурые угли также делятся по группам.
Коксующиеся марки угля (Г, кокс, Ж, К, ОС) в теплоэнергетике практически не используются, так как они являются дефицитным сырьем для коксохимической промышленности.
По классу крупности (размеру кусков, фракции) сортовой каменный уголь подразделяется на:
П | Плитный | более100 мм |
К | Крупный | 50-100 мм |
О | Орех | 26-50 мм |
М | Мелкий | 13-25 мм |
С | Семечко | 6-13 мм |
Ш | Штыб | менее 6 мм |
Р | Рядовой | не ограниченный размерами |
Кроме сортового угля в продаже присутствуют совмещенные фракции и отсевы (ПК, КО, ОМ, МС, СШ, МСШ, ОМСШ). Размер угля определяют исходя из меньшего значения самой мелкой фракции и большего значения самой крупной фракции, указанных в названии марки угля.
Например, фракция ОМ (М — 13–25, О — 25-50) составляет 13–50 мм.
Кроме указанных сортов угля в продаже можно встретить угольные брикеты, которые прессуют из низкообогащенного угольного шлама.
Характеристики угля по сортомаркам
Мы предлагаем высококачественный уголь марки «Д», калорийностью 5200-6400 ккал/кг, который используется в качестве энергетического и коммунально-бытового топлива, как в промышленных масштабах, так и для индивидуальных нужд на территории Российской Федерации и отправляется на экспорт.Уникальные свойства караканского угля:
- не абсорбирует большое количество влаги, не смерзается зимой
- низкое содержание золы сводит к минимуму затраты на очистку отопительного оборудования и необходимость использования дополнительных площадей для складирования золошлаковых отходов
- из-за низкой температуры воспламенения нашего угля образуется малое количество оксидов азота, что наносит меньше вреда окружающей среде
- относится к третьей группе взрывоопасности; Кт (критерий взрываемости) от 1,5 до 3,5
Уголь разреза «Евтинский Перспективный»
Уголь ДГР (6400)
Уголь марки Д. Сортомарка ДГР (6400) — рядовой, необогащенный энергетический, класс крупности по ГОСТ 19242-73 — 0-200 (300) мм
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 10-11,5 |
| Массовая доля влаги аналитической пробы, % (W a) | 4,5 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 3-5 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 42,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,44 |
| Теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 6486 |
| Теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7942 |
| Массовая доля углерода на сухое беззольное состояние, % (Cdaf) | 82,44 |
| Массовая доля водорода на сухое беззольное состояние, % (Hdaf) | 6,62 |
| Массовая доля азота на сухое беззольное состояние, % (Ndaf) | 2,08 |
| Массовая доля кислорода на сухое беззольное состояние, % (Odaf) | 7,88 |
| Содержание хлора, % (Cl) | 0,02 |
| Содержание мышьяка, % (Asd) | 0,000062 |
| Содержание фосфора, % (Pd) | 0,008 |
| Объемная доля инертинита, % (I) | 9 |
| Объемная доля экзинита (липтинита), % (L) | 3 |
| Объемная доля витринита, % (Vt) | 88 |
| Показатель отражения витринита, % (Ro) | 0,57 |
| Содержание фюзенизированных компонентов, % (OK) | 9 |
| Индекс Рога, ед. (RI) | 17 (2:4) |
Химический состав золы
| Оксид кремния, % (SiO2) | 42,05 |
| Оксид алюминия, % (Al2O3) | 21,33 |
| Оксид железа, % (Fe2O3) | 20,27 |
| Оксид кальция, % (CaO) | 5,31 |
| Оксид магния, % (MgO) | 2,88 |
| Оксид титана, % (TiO2) | 1,27 |
| Оксид марганца, % (MnO2) | 0,026 |
| Оксид фосфора, % (P2O5) | 0,555 |
| Оксид серы, % (SO3) | 4,43 |
| Оксид натрия, % (Na2O) | 0,60 |
| Оксид калия, % K2O) | 1,31 |
| Плавкость золы — температура деформации, оС (Т1) | 1120 |
| Плавкость золы — температура полусферы, оС (Т2) | 1170 |
| Плавкость золы — температура растекания, оС (Т3) | 1200 |
| Класс крупности, мм | 0-300 |
УГОЛЬ ДГПК (6500)
Уголь марки Д. Сортомарка ДГПК (6500) — Плита+Крупный, необогащенный энергетический рассортированный, класс крупности по ГОСТ 19242-73 — 50-200 мм
| Класс крупности | 50 — 200 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 10,2 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 3,5 — 3,9 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 40,0 — 41,9 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,3 — 0,4 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,04 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | Менее 0,0005 |
| Высшая теплота сгорания, ккал/кг (Qaf) | 7059 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7835 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 6445 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | — |
УГОЛЬ ДГО (6500)
Уголь марки Д. Сортомарка ДГО (6500) — Орех, необогащенный энергетический рассортированный, класс крупности по ГОСТ 19242-73 — 25-50 мм
| Класс крупности | 25 — 50 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 10,1 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 3,5 — 4,0 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 40,0 — 41,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,3 — 0,35 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,08 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | Менее 0,0005 |
| Высшая теплота сгорания, ккал/кг (Qaf) | 7045 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7819 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 6432 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | — |
УГОЛЬ ДГОМ (6500)
Уголь марки Д. Сортомарка ДГОМ (6500) — Орех+Мелкий, необогащенный энергетический рассортированный, класс крупности по ГОСТ 19242-73 — 13-50 мм
| Класс крупности | 13 — 50 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 10,2 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 3,5 — 3,9 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 40,0 — 41,6 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,3 — 0,36 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,02 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | Менее 0,0005 |
| Высшая теплота сгорания, ккал/кг (Qaf) | 7080 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7858 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 6464 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | — |
Уголь ДГОМСШ (6400)
Уголь марки Д. Сортомарка ДГОМСШ (6400) — Орех+Мелкий+Семечко+Штыб, необогащенный энергетический, класс крупности по ГОСТ 19242-73 — 0-50 мм
| Класс крупности | 0 – 50 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 10,0 – 11,0 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 3,5 – 5,0 |
| Выход летучих веществ на сухое состояние, % (Vd) | 36,0 – 40,5 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 40,0 – 44,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,3 – 0,6 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,02 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | 0,0000062 |
| Высшая теплота сгорания на сухое состояние, ккал/кг (Qdi) | 7670 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7935 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 6450 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | – |
Уголь ДГР (6000)
Уголь марки Д. Сортомарка ДГР (6000) — рядовой, необогащенный энергетический, класс крупности по ГОСТ 19242-73 — 0-300 (200) мм
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 10-14 |
| Влажность аналитическая, % (W a) | 7,5 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 6,8 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 42,9 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,49 |
| Теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 6010 |
| Теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7670 |
| Содержание углерода на сухое беззольное состояние, % (Cdaf) | 79,32 |
| Содержание водорода на сухое беззольное состояние, % (Hdaf) | 5,54 |
| Содержание азота на сухое беззольное состояние, % (Ndaf) | 2,08 |
| Содержание кислорода на сухое беззольное состояние, % (Odaf) | 12,65 |
| Содержание хлора, % (Cl) | 0,02 |
| Содержание мышьяка, % (Asd) | 0,0001 |
| Содержание фосфора, % (Pd) | 0,027 |
| Объемная доля инертинита, % (I) | 13 |
| Объемная доля экзинита (липтинита), % (L) | 3 |
| Объемная доля витринита, % (Vt) | 83 |
| Показатель отражения витринита, % (Ro) | 0,57 |
| Содержание фюзенизированных компонентов, % (OK) | 14 |
| Индекс Рога, ед. (RI) | 0 (2:4) |
Химический состав золы
| Оксид кремния, % (SiO2) | 47,66 |
| Оксид алюминия, % (Al2O3) | 19,73 |
| Оксид железа, % (Fe2O3) | 8,20 |
| Оксид кальция, % (CaO) | 8,94 |
| Оксид магния, % (MgO) | 2,88 |
| Оксид титана, % (TiO2) | 0,93 |
| Оксид марганца, % (MnO2) | 0,059 |
| Оксид фосфора, % (P2O5) | 0,951 |
| Оксид серы, % (SO3) | 6,13 |
| Оксид натрия, % (Na2O) | 1,51 |
| Оксид калия, % K2O) | 1,34 |
| Плавкость золы – температура деформации, оС (Т1) | 1190 |
| Плавкость золы – температура полусферы, оС (Т2) | 1240 |
| Плавкость золы – температура растекания, оС (Т3) | 1270 |
| Класс крупности, мм | 0-300 |
Уголь ДГОМСШ (6000)
Уголь марки Д. Сортомарка ДГОМСШ (6000) — Орех+Мелкий+Семечко+Штыб, необогащенный энергетический, класс крупности по ГОСТ 19242-73 — 0-50 мм
| Класс крупности, мм | 0 — 50 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 10,0 — 14,0 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 4,7 — 8,0 |
| Выход летучих веществ на сухое состояние, % (Vd) | 36,0 — 39,5 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 40,0 — 44,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,3 — 0,6 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,02 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | 0,000132 |
| Высшая теплота сгорания на сухое состояние, ккал/кг (Qdi) | 7160 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7766 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 6006 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | — |
Уголь разреза «Караканский-Западный»
Уголь ДР
Уголь марки Д. Сортомарка ДР – рядовой, необогащенный энергетический, класс крупности по ГОСТ 19242-73 – 0-300 (200) мм
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 15 |
| Влажность гигроскопическая, % (Wru) | 9 |
| Влажность аналитическая, % (W a) | 5 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 9 |
| Нелетучий (связанный) углерод, % (Cfdaf) | 57 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 42,5 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,39 |
| Теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 5500 |
| Теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7500 |
| Содержание углерода на сухое беззольное состояние, % (Cdaf) | 77,5 |
| Содержание водорода на сухое беззольное состояние, % (Hdaf) | 5,3 |
| Содержание азота на сухое беззольное состояние, % (Ndaf) | 1,9 |
| Содержание кислорода на сухое беззольное состояние, % (Odaf) | 16,5 |
| Содержание хлора, % (Cl) | 0,04 |
| Содержание мышьяка, % (Asd) | 0,0006 |
| Содержание фосфора, % (Pd) | 0,046 |
| Объемная доля инертинита, % (I) | 11 |
| Объемная доля экзинита (липтинита), % (L) | 2 |
| Объемная доля витринита, % (Vt) | 86 |
| Показатель отражения витринита, % (Ro) | 0,44 |
| Содержание фюзенизированных компонентов, % (OK) | 11 |
| Индекс Рога, ед. (RI) | 0 |
Химический состав золы
| Оксид кремния, % (SiO2) | 48,2-60,0 |
| Оксид алюминия, % (Al2O3) | 22,0-25,0 |
| Оксид железа, % (Fe2O3) | 5,6 |
| Оксид кальция, % (CaO) | 8,4 |
| Оксид магния, % (MgO) | 1,3 |
| Оксид титана, % (TiO2) | 0,7 |
| Оксид марганца, % (MnO2) | 0,01 |
| Оксид фосфора, % (P2O5) | 0,5 |
| Оксид серы, % (SO3) | 6,5 |
| Оксид натрия, % (Na2O) | 0,9 |
| Оксид калия, % K2O) | 1,5 |
| Плавкость золы – температура деформации, оС (Т1) | 1320 |
| Плавкость золы – температура полусферы, оС (Т2) | 1350 |
| Плавкость золы – температура растекания, оС (Т3) | 1390 |
| Класс крупности, мм | 0-300 |
Уголь ДОМСШ
1
Уголь марки Д. Сортомарка ДОМСШ (5400-5500) – Орех+Мелкий+Семечко+Штыб, необогащенный энергетический, класс крупности по ГОСТ 19242-73 – 0-50 мм
2
Уголь марки Д. Сортомарка ДОМСШ (5150-5250) – Орех+Мелкий+Семечко+Штыб, необогащенный энергетический, класс крупности по ГОСТ 19242-73 – 0-50 мм
| Класс крупности, мм |
1 0 – 50 |
2 0 – 50 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 14,5 – 16,5 | 16,0 – 18,5 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 8,5 – 10,5 | 9,0 – 12,5 |
| Выход летучих веществ на сухое состояние, % (Vd) | 36,5 – 39,5 | 36,5 – 39,5 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 39,0 – 43,0 | 39,0 – 43,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,3 – 0,7 | 0,5 – 0,8 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,02 | 0,03 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | 0,0003 | 0,0003 |
| Высшая теплота сгорания на сухое состояние, ккал/кг (Qdi) | 6880 | 6700 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7480 | 7480 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 5490 | 5150 – 5250 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | – | – |
Уголь ДМСШ
Уголь марки Д. Сортомарка ДМСШ
Мелкий+Семечко+Штыб
необогащенный энергетический
класс крупности
по ГОСТ 19242-73
0-25 мм
| Класс крупности, мм | 0 – 25 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 15,0 – 18,0 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 9,0 – 13,0 |
| Выход летучих веществ на сухое состояние, % (Vd) | 37,0 – 40,0 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 40,0 – 44,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,5 – 0,8 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,02 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | 0,0003 |
| Высшая теплота сгорания на сухое состояние, ккал/кг (Qdi) | 6650 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7480 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 5000 – 5200 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | – |
Уголь ДО
Уголь марки Д. Сортомарка ДО
Орех
необогащенный энергетический
класс крупности
по ГОСТ 19242-73
25-50 мм
| Класс крупности, мм | 25 – 50 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 14,0 – 16,0 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 7,0 – 9,0 |
| Выход летучих веществ на сухое состояние, % (Vd) | 36,0 – 39,0 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 39,0 – 43,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,2 – 0,7 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,04 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | 0,0003 |
| Высшая теплота сгорания на сухое состояние, ккал/кг (Qd) | 6870 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7505 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 5450 – 5550 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | – |
| Массовая доля мелочи, % | до 18 |
Уголь ДПКО
Уголь марки Д. Сортомарка ДПКО
Плита+Крупный+Орех
необогащенный энергетический
класс крупности
по ГОСТ 19242-73
25-300 мм
| Класс крупности, мм | 25 – 300 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 14,0 – 16,0 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 7,0 – 9,0 |
| Выход летучих веществ на сухое состояние, % (Vd) | 36,0 – 39,0 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 39,0 – 43,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,2 – 0,6 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,02 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | 0,0003 |
| Высшая теплота сгорания на сухое состояние, ккал/кг (Qd) | 6880 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7510 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 5500 – 5600 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | 2 |
| Массовая доля мелочи, % | до 20 |
Уголь ДПКОm
Уголь марки Д. Сортомарка ДПКОМ
Плита+Крупный+Орех+Мелкий
необогащенный энергетический
класс крупности
по ГОСТ 19242-73
13-300 мм
| Класс крупности, мм | 13 – 300 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 15,0 – 17,0 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 8,0 – 10,0 |
| Выход летучих веществ на сухое состояние, % (Vd) | 36,0 – 39,0 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 39,0 – 43,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,2 – 0,6 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,02 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | 0,0003 |
| Высшая теплота сгорания на сухое состояние, ккал/кг (Qd) | 6880 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7510 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 5400 – 5500 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | 3 |
| Массовая доля мелочи, % | до 20 |
Уголь ДM
Уголь марки Д. Сортомарка ДМ
класс крупности
по ГОСТ 32347-2013
13-25 мм
| Класс крупности, мм | 13 – 25 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | до 16 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | до 9 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 42,3 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,35 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,01 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | Менее 0,0005 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7831 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 5400-5500 |
Уголь ДПК
Уголь марки Д. Сортомарка ДПК
Плита+Крупный
необогащенный энергетический
класс крупности
по ГОСТ 19242-73
50-300 мм
| Класс крупности, мм | 50 – 300 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 14,0 – 16,5 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 7,0 – 9,5 |
| Выход летучих веществ на сухое состояние, % (Vd) | 36,0 – 39,0 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 39,0 – 43,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,2 – 0,6 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,04 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | 0,0003 |
| Высшая теплота сгорания на сухое состояние, ккал/кг (Qd) | 6900 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7520 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 5500 – 5600 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | 3 |
| Массовая доля мелочи, % | до 18 |
Уголь нестандартный
Уголь марки Д. Сортомарка ДО – У1 (укрупненный)
Орех
необогащенный энергетический
класс крупности – 30-60 мм
не регламентируется системой ГОСТР
| Класс крупности, мм | 30 – 60 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 14,0 – 16,0 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 7,0 – 9,0 |
| Выход летучих веществ на сухое состояние, % (Vd) | 36,0 – 39,0 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 39,0 – 43,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,2 – 0,7 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,04 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | 0,0003 |
| Высшая теплота сгорания на сухое состояние, ккал/кг (Qd) | 6870 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7505 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 5450 – 5550 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | - |
| Массовая доля мелочи, % | 16 |
Уголь марки Д. Сортомарка ДО – У2 (укрупненный)
Орех
необогащенный энергетический
класс крупности – 40-60 мм
не регламентируется системой ГОСТР
| Класс крупности, мм | 40 – 60 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 14,0 – 16,0 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 7,0 – 9,0 |
| Выход летучих веществ на сухое состояние, % (Vd) | 36,0 – 39,0 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 39,0 – 43,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,2 – 0,7 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,04 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | 0,0003 |
| Высшая теплота сгорания на сухое состояние, ккал/кг (Qd) | 6870 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7505 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 5450 – 5550 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | - |
| Массовая доля мелочи, % | 16 |
Уголь марки Д. Сортомарка ДПК У (укрупненный)
Плита+Крупный
необогащенный энергетический
класс крупности – 60-300 мм
не регламентируется системой ГОСТР
| Класс крупности, мм | 60 – 300 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 14,0 – 16,5 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 7,0 – 9,5 |
| Выход летучих веществ на сухое состояние, % (Vd) | 36,0 – 39,0 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 39,0 – 43,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,2 – 0,6 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,04 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | 0,0003 |
| Высшая теплота сгорания на сухое состояние, ккал/кг (Qd) | 6900 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7520 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 5500 – 5600 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | 3 |
| Массовая доля мелочи, % | до 18 |
Уголь марки Д. Сортомарка ДПКО У (укрупненный)
Плита+Крупный+Орех
необогащенный энергетический
класс крупности – 30-300 мм
не регламентируется системой ГОСТР
| Класс крупности, мм | 30 – 300 |
| Массовая доля влаги на рабочее состояние, % (Wrt) | 14,0 – 16,0 |
| Зольность на сухое состояние, % (Ad) | 7,0 – 9,0 |
| Выход летучих веществ на сухое состояние, % (Vd) | 36,0 – 39,0 |
| Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние, % (Vdaf) | 39,0 – 43,0 |
| Массовая доля общей серы на сухое состояние, % (Sd) | 0,2 – 0,6 |
| Содержание хлора на сухое состояние, % (Cld) | 0,02 |
| Содержание мышьяка на сухое состояние, % (Asd) | 0,0003 |
| Высшая теплота сгорания на сухое состояние, ккал/кг (Qd) | 6880 |
| Высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние, ккал/кг (Qdaf) | 7510 |
| Низшая теплота сгорания на рабочее состояние, ккал/кг (Qri) | 5500 – 5600 |
| Массовая доля минеральных примесей, % | 3 |
| Массовая доля мелочи, % | до 20 |
Каменный уголь в мешках
Используется для котлов и бытовых нужд
| Уголь марки ДО | 5300-5400 ккал/кг |
| Уголь марки ДМ | 5400-5500 ккал/кг |
| Уголь расфасован в мешки | полипропиленовые по 25 кг |
| бумажные по 10 и 5 кг |
Чем отличаются разные виды угля
ДРЕВЕСНЫЙ УГОЛЬ
Дает достаточно жара для приготовления блюд на гриле. Вместе с тем, часто древесный уголь имеет невысокое качество, и поэтому он может сильно дымить, а упаковка может содержать большое количество угольной пыли. Кроме этого, кусочки древесного угля могут иметь весьма разнообразную форму, и в результате может быть сложно получить равномерный жар под решеткой.
УГОЛЬНЫЕ БРИКЕТЫ WEBER LONG LASTING
В отличие от древесного угля, брикеты Long Lasting имеют одинаковую форму и более плотную текстуру. Брикеты состоят из высококачественного прессованного угля лиственных деревьев и связующего вещества — натурального кукурузного крахмала. Одна упаковка угольных брикетов обеспечит вам 2-3 часа стабильного жара. В отличие от древесного угля, этот жар будет распределяться более равномерно.
УГОЛЬНЫЕ БРИКЕТЫ WEBER 17598
В Европе они являются самыми популярными. Брикеты Weber 17598 крупнее, чем брикеты Long Lasting. Главное достоинство — особая форма с бороздками, которые увеличивают площадь излучения и обеспечивают максимальный жар.
Кстати, поскольку брикеты имеют одинаковую форму, с помощью трубы-стартера для розжига легко рассчитать их необходимое количество. Например (для грилей Weber диаметром 57 см), чтобы достичь температуры 270 °С, требуется полный стартер брикетов. Для 230 °С — ¾ стартера. Для 190 °C — ½ стартера.
КСТАТИ
О чем сообщает цвет дыма на гриле
Дым поднимающийся от гриля — непременный спутник барбекю. Он не только создает аромат и вкус, которые все так любят, но и может сообщать о том, что происходит внутри гриля. Вот что рассказывают про дымовые сигналы шеф-повара Weber.
Белый дым говорит о том, что все в порядке. В этом случае ничего не нужно предпринимать, блюдо готовится правильно.
Однако черный дым — сигнал о том, что внутри котла происходят вспышки пламени, которые могут испортить блюдо. В этом случае нужно открыть крышку и переместить продукты в зону непрямого жара. Затем следует закрыть крышку и понизить температуру. Для этого можно прикрыть вентиляционную заслонку на крышке угольного гриля или повернуть регуляторы подачи топлива на газовом гриле. Как только вспышки прекратятся, можно вернуть продукты в зону прямого жара и продолжить приготовление.
Узнайте на нашем сайте о цифровых термометрах, с которыми легко получить нужную степень прожарки, и найдите блюда на любой вкус в разделе рецептов.
Уголь. Особенности и перспективы рынка
С каждым новым сообщением в СМИ о росте цен на коксующийся уголь появляется все большее желание приобрести себе немного акций какой-нибудь угольной компании. Однако, не совсем понятно, что представляет из себя коксующийся уголь, чем он отличается от других углей и какая разница между Мечелом и Распадской? Об этом и не только в «угольном» обзоре.
Что есть уголь
Согласно классификации ASTM (American Society for Testing and Materials) выделяют четыре основных вида угля в зависимости от стадии трансформации: лигнит (бурый уголь), полубитуминозный уголь, битуминозный уголь (каменный уголь) и антрацит. Не углубляясь в подробности, от лигнита до антрацита увеличивается содержание углерода и увеличивается количество тепла, которое уголь выделяет при сгорании. С экономической точки зрения более полезно рассмотреть виды этого ископаемого в двух категориях: энергетический уголь и коксующийся уголь. Принципиальная разница между ними заключается в применении, которое они нашли в производстве.
Где он используется
В зависимости от типа, уголь находит себе применение в электрогенерации, металлургии, химической, строительной и газовой промышленности. Наибольший спрос на продукцию угледобывающих компаний представляют следующие три отрасли.
Электрогенерация. На генерирующих станциях используется энергетический уголь (Steam Coal) представленный преимущественно каменным углем за счет совмещения оптимального баланса теплоотдачи и стоимости, что обусловило его наиболее широкое использование. Лигнит используется меньше, так как его способность к теплогенерации довольно низкая, а выбросы побочных эффектов горения довольно высоки. Тем не менее, в некоторых развитых странах все большее распространение приобретает использование именно бурого и полубитуминозного угля, поскольку содержание серы, наносящей существенный урон экологии в них меньше, чем в каменном угле. Антрацит является отличным топливом: он выделяет крайне мало побочных продуктов горения, практически не дымит и выделяет значительное количество тепла. Однако его повсеместное использование затруднено довольно высокой стоимостью добычи и низкой распространенностью в природе.
Не менее значим уголь для металлургической отрасли. Около 75% всей производимой в мире стали выплавляется при помощи металлургического кокса, который образуется при обработке каменного угля при высокой температуре без доступа кислорода (процесс коксования). Для изготовления кокса используется специальный коксующийся уголь (Coking coal), который является довольно редким — всего около 20% каменного угля подвержено коксованию. Именно этот тип угля является чрезвычайно важным в металлургической отрасли.
В последнее время все большее распространение приобретает использование угля в химической промышленности. В частности, в процессе коксования в качестве побочного продукта получают коксовый газ, используемый в дальнейшем как альтернатива природному газу, каменноугольную смолу и бензол. Бурый уголь и антрациты также активно используется для производства ароматических углеводородов, синтетических заменителей природного газа и бензина.
Основные игроки на мировом рынке угля
Общие мировые запасы угля на 2017 г. составляют 1 035 млрд тонн, из которых 718,3 млрд приходится на долю каменного угля и антрацитов, а 316,7 на лигнит и суббитумиозный уголь. Географическое распределение залежей представлено следующим образом:
Добыча угля в мире по итогам 2017 г. превысила 7,7 млрд тонн. Ключевыми странами-производителями являются Китай, Индия, США, Австралия. Россия занимает шестое место по добыче угля с результатом в почти 390 млн тонн в год.
Самым крупным потребителем продукции угольной промышленности является Китай. Более половины всего использованного в мире энергетического и около 40% коксующегося угля за 2017 г. пришлось на долю КНР.
Непростая экологическая ситуация, сложившаяся после промышленного бума в Китае, заставила власти страны постепенно сокращать собственное производство и больше импортировать сырье. За 2017 г. в страну было ввезено 271 млн тонн угля, что составило 20% от всего объема международной торговли углем за год. Неудивительно, что состояние экономики КНР в значительной степени отражает общий сентимент на угольном рынке.
Второе место прочно удерживается Индией, где более половины всей электроэнергии вырабатывается на теплогенерирующих станциях. Собственная добыча ископаемого топлива последовательно наращивается. Дополнительно реализуются и проекты «зеленой» энергетики, но быстрое развитие страны и существенные темпы электрификации на текущий момент не позволяют Индии сократить объемы ввоза топлива.
Япония и Корея практически не добывают уголь по экологическим причинам. При этом доля ТЭС в структуре электрогенерации для них до сих пор весьма значительна, что предопределяет значительную вовлеченность в международную торговлю угольным топливом.
На экспортном рынке угля есть безусловные лидеры: Индонезия и Австралия.
Индонезия вышла в лидеры по экспорту угля за счет стремительного роста потребления топлива в азиатском регионе. Угольная промышленность страны представлена в основном углями для теплогенерации, а металлургический уголь занимает довольно незначительную часть. Абсолютно по-другому обстоят дела с австралийским углем, который на 47% представлен коксующимися углями, что делает ее безоговорочным лидером по поставкам угля для металлургии.
От стабильности поставок страны в значительной степени зависит мировая металлургическая отрасль. Так, к примеру, ураган «Дебби», обрушившийся на берега Австралии в начале 2017 г. краткосрочно привел к росту цены на металлургический уголь, а, следовательно, на сталь.
Объемы российских поставок на международные рынки чуть скромнее. На 2017 г. из РФ было вывезено 190 млн тонн угля, 88% из которого — энергетический. Ключевые торговые партнеры страны: Южная Корея, Китай, Япония, Турция и Великобритания.
Цены на уголь
Уголь — товар весьма нестандартный, и цены на него существенно разнятся в зависимости от калорийности, наличия примесей и базы поставки для каждого отдельного производителя. При прочих равных, чем выше содержание углерода и чем меньше примесей в угле, тем дороже он стоит. С базой поставки все немного сложнее. В соответствии международными правилами (Инкотермс), выделяются различные базы поставок: FOB (Free On Board), FAS (Free Alongside Ship), CIF (Cost Insurance and Freight), DAP (Delivered At Place), FCA (Free Carrier) и прочие. Данные правила регламентируют права и обязанности покупателя при ведении международной торговли, а также определяют момент перехода рисков от продавца к покупателю. Чем выше риски и обязательства продавца в соответствии с базисом поставки, тем выше стоимость контракта.
Среди основных ценовых ориентиров на рынке энергетического угля можно выделить фьючерсы, торгующиеся на CME с тиккерами: ACM (5500 ккал/кг, FOB Newcastle), MFF (5500 ккал/кг, FOB Richards Bay). Данные для котировок берутся из цен агентств Argus и McCloskey, на основе агрегированной информации о совершении сделок по поставке угля. Для российских производителей энергетического угля как ориентир можно использовать цены агентства Argus с поставкой FOB Vostochniy, также распространено использование цен FCA Кузбасс и FOB Baltic.
Для определения цен на металлургический уголь можно обратиться к фьючерсу CME на австралийский коксующийся уголь с тиккером ALW от агентства Platts или ACT для премиального коксующегося угля от TSI.
(Обращаем внимание, что на графике представлен декабрьский фьючерс, который в полной мере не отражает историческую динамику котировок из-за того, что фьючерс на уголь находится в постоянной бэквордации).
Фьючерсные цены довольно удобны для использования, но для более качественного анализа больше подойдут те значения, которые представляют эмитенты в своих отчетных материалах. К примеру, EVRAZ и Распадская ориентируются на уголь марки ГЖ (российская классификация) FCA Россия.
Российские угледобывающие компании
Российская угольная промышленность сконцентрирована в четырех основных бассейнах: Кузнецком (Кузбасс), Канско-Ачинском, Донецком и Печорском. При этом на Кузбассе добывается около 82% от всего объема угля страны. Отрасль довольно конкурентная, все крупнейшие компании сегмента являются частными.
Публичными угледобывающими компаниями являются: EVRAZ, Мечел, КТК, Распадская (входит в холдинг EVRAZ) и Южный Кузбасс (группа Мечел). Также добычей угля занимаются, СУЭК, УГМК, СДС-Уголь, Русский уголь, но их акции не торгуются на бирже. Стоит также отметить, что крупнейшие российские металлургические компании (Северсталь, ММК, НЛМК) и холдинг En+ Group также добывают уголь, но за редкими исключениями весь объем добытых ископаемых используется в собственном производстве и не выходит на рынок.
EVRAZ. Компания является самым крупным производителем коксующегося угля в России. В 2017 г. его предприятиями было добыто 23,3 млн тонн угля. Добыча, обогащение, производство концентратов ведется на шахтах и предприятиях Южкузбассугля, Распадской угольной компании, а также Межгейугля. Более трети всего добытого угля уходит на обеспечение сырьем собственный металлургический сегмент группы. Оставшаяся часть практически равномерно распределяется между отечественным и зарубежным рынком.
EVRAZ специализируется на добыче коксующегося угля, необходимого в металлургической промышленности. Среди российских потребителей угля группы такие металлургические предприятия как ММК и НЛМК. Основные зарубежные рынки, на которых работает компания: КНР, Европа, Япония, Южная Корея.
Мечел. Мечел занимает второе место среди крупнейших российских производителей коксующегося угля и является одним из крупнейших мировых производителей сырья для металлургии. Группа контролирует в России 25% мощностей по обогащению коксующегося угля. Общая добыча угля в 2017 г. составила 20,6 млн тонн.
Мечел работает как с металлургическим, так и энергетическим углем. По данным за 2017 г. предприятиями группы было реализовано 7,9 млн тонн концентрата коксующегося угля, 6,1 млн тонн энергетических углей и 2,7 млн тонн кокса.
Компания довольно сильно интегрирована в международную торговлю углем, более 50% выручки добывающего сегмента компании формируется на азиатских рынках, еще четверть на российском рынке. Остальная часть приходится на Европу, Страны СНГ и Ближний Восток.
Кузбасская Топливная Компания. КТК — угольная компания, с одними из самых высоких темпов роста операционных показателей. В 2017 г. на разрезах компании было добыто 13,23 млн. тонн угля. Мощности КТК сконцентрированы в Кемеровской области и представлены 4 активными разрезами. В планах запустить пятую площадку с запасами в 67 тыс. тонн.
Добыча осуществляется открытым методом, компания производит только энергетический уголь. По данным 2017 г. 8,9 млн тонн было реализовано на зарубежных рынках, в частности, в Польше 12%, странах Западной и Восточной Европы 18% и 70% приходится на долю Японии, Южной Кореи и Тайваня.
Распадская (входит в группу EVRAZ). Добыча Распадской в 2017 г. составила 11,4 млн тонн. Компания оперирует на трех шахтах, а также в одном разрезе. При этом новейшие технологии добычи, а также относительно небольшая глубина залегания позволяют компании добывать коксующиеся марки угля открытым методом. Доля металлургического угля, в структуре производства Распадской занимает 100%.
Продукция Распадской активно экспортируется в Азиатско-тихоокеанский регион, а также в Восточную Европу. На внутреннем рынке в 2017 г. было реализовано всего 34% угольных продуктов.
Южный Кузбасс (подконтролен Мечел). Южный Кузбасс производит как коксующийся, так и энергетический уголь. Концентраты коксующегося и энергетического углей, антрациты, угли для PCI поставляются в обогащенном и рассортированном виде (97% от общего объема добычи) на внутренний рынок и на экспорт. В 2017 г. общая добыча составила 7,2 млн тонн.
В состав компании входят три активных разреза («Красногорский», «Сибиргинский», «Ольжерасский») и три шахты («Сибиргинская», «Ольжерасская-Новая», шахта им. В. И. Ленина). Дочерними предприятиями компании являются Разрез «Томусинский» и «Взрывпром Юга Кузбасса». Доказанные запасы компании на 2017 г. составили 1,8 млрд тонн.
Все представленные выше компании являются активными экспортерами и в этом плане ослабление национальной валюты положительно сказывается на их финансовых результатах. При этом, в зависимости от структуры производимого угля одни компании будут сильнее реагировать на рост спроса в металлургии, а другие быстрее отыгрывать драйверы на рынке энергоносителей.
Таким образом, рост металлургической отрасли может приводить опережающей динамике EVRAZ и Распадской, а увеличение спроса на топливную продукцию будет сильнее влиять на результаты КТК. Мечел (включая Южный Кузбасс) в этом плане выглядит наиболее сбалансированным, но высокая долговая нагрузка делает компанию чрезвычайно чувствительной к корпоративным событиям и ценовой конъюнктуре.
Тенденции и перспективы
Ключевая проблема повсеместного использования угля — негативное влияние на экологию. При добыче угля возможны выбросы метана, который помимо высокой взрывоопасности наносит вред озоновому слою. Сопутствующее разработке угольных месторождений разрушение природных ландшафтов, создает опасность обвалов и оползней, а при сжигании топлива для выработки электричества в атмосферу выбрасываются токсичные и парниковые газы.
На фоне тренда по защите экологии и популяризации возобновляемых источников энергии уголь становится менее востребованным в развитых странах. Эта тенденция еще больше усиливается за счет государственного субсидирования «зеленой» энергетики. Уже сейчас в некоторых районах США дешевле вводить в эксплуатацию ветрогенераторы и солнечные батареи, чем поддерживать работу угольной электростанции.
Тем не менее, это справедливо в большей мере для развитых стран. Отказ от дешевой угольной энергии для стран с развивающейся экономикой пока не представляется возможным. Индия и государства АТР продолжают наращивать потребление электроэнергии стремительными темпами, уже переориентировав на себя основные экспортные торговые потоки.
Еще один негативный момент для отрасли заключается в том, что у Китая, крупнейшего потребителя угля, постепенно замедляется экономика. Снижение темпов роста ВВП длится уже несколько лет, и перелома тренда пока не предвидится. Дополнительные угрозы в этом плане создают протекционистские настроения США и неопределенность в отношениях крупнейших экономик мира. Сырьевые рынки при реализации сценария дальнейшего усугубления ситуации ощутят на себе влияние тарифных ограничений одними из первых.
Более того, экологические проблемы актуальны для Китая как ни для кого другого. Для борьбы с рекордными уровнями загрязнения к концу 2018 г. страна планирует вывести из эксплуатации 300 000 кВт энергоблоков, работающих на угле. Заменой станет запуск газопровода «Сила Сибири» в декабре 2018 г., который обеспечит Поднебесную 38 млрд куб. м. газа в год, частично снизив зависимость от угольного топлива.
Буфером здесь может выступить ограничение собственной добычи угля в КНР, но влияние этого фактора не столь велико, так как одновременно происходит закрытие сталелитейных заводов. Госкомитет по делам развития и реформ Китая планирует, что к концу 2018 г. в стране закроется около 30 млн т сталеплавильных мощностей, а также угольные шахты, с суммарной добычей порядка 150 млн т угля в год. По итогам 2017 г. Китай сократил мощности по производству стали на 50 млн тонн, угля — на 250 млн тонн. В целом, более вероятным выглядит развитие тенденции на снижение использования угля стране.
Крупнейшие энергетические агентства не видят большого потенциала угля в долгосрочной перспективе. Прогноз Energy Information Administration (EIA) предполагает, что потребление угля до 2050 г. будет стагнировать. Наибольший прирост потребления придется на газ и возобновляемую энергию.
Схожего мнения придерживается и Asia-Pacific Economic Cooperation (APEC). До 2040 г. потребление угля будет расти самыми малыми темпами среди прочих источников электроэнергии. Среди лидеров APEC выделяет газ, и возобновляемую энергию.
Крупнейшая нефтяная компания в мире Exxon Mobile полагает, что потребление угля в мире к 2040 г. снизится относительно 2015 г. на 1%. Доля угольной электрогенерации упадет с 25% в 2015 г. до 20% к 2020 г.
Энергетический уголь все еще остается востребован во многих странах мира, но, если не будет найден способ сделать его использование и более экологичным, спрос на него будет постепенно падать.
То же самое справедливо и для коксующегося угля: экологические проблемы, связанные как с добычей, так и с его использованием могут снижать потенциальный спрос. Конечно, на текущий момент альтернатив использованию кокса немного, и с этой точки зрения перспективы металлургического угля более позитивны. Всего около 25% стали производится с использованием электродуговых печей, где угольное сырье не требуется. Электрометаллургия становится все более перспективным направлением, так как сталь, получаемая этим методом, характеризуется более высоким качеством и меньшим содержанием примесей. При этом повсеместное использование затруднено более высокими энергозатратами.
Прогнозы по рынку коксующихся углей не столь далеко загадывающие. Консенсус прогноз по версии одной из крупнейших аудиторских компаний KPMG предполагает, что цены на металлургический уголь будут снижаться с 2018 г. по 2021 г.
Будет сказываться снижение спроса на металлургическую продукцию в Китае и выход на рынок новых проектов по производству металлургического кокса. Несколько сгладит снижение цен спрос со стороны Индии, но влияние этого игрока на рынке будет не столь существенным.
Открыть счет
БКС Брокер
Российский уголь прирастает Индией – Газета Коммерсантъ № 122 (7084) от 15.07.2021
Российские компании увеличивают поставку угля в Индию, заявлявшую о готовности импортировать 40 млн тонн сырья в год. «Сибантрацит» отчитался о росте поставок в эту страну на 140%. Однако Россия все еще покрывает лишь 2,5% индийского импорта коксующегося угля, отмечают аналитики, основным поставщиком остается Австралия, хотя позиции России могут быть упрочены в среднесрочной перспективе.
По итогам первого полугодия мировой лидер по добыче и экспорту антрацита «Сибантрацит» (принадлежит наследникам Дмитрия Босова, обсуждается продажа его «А-Проперти» Альберта Авдоляна) увеличил продажи угля в Индию на 140% к уровню прошлого года, сообщила компания в своем отчете. В 2021 году добыча «Сибантрацита» выросла на 22%, до 10,4 млн тонн, из которых на антрацит приходится 6,3 млн тонн, а металлургический уголь марки Т — 4,1 млн тонн.
В «Сибантраците» объясняют рост добычи ростом спроса на добываемый компанией уголь на международных рынках. Продажи выросли на 25%, до 10,9 млн тонн. Активно растут продажи на рынках Азии: в Китае, Южной Корее и Индии. Последняя, отмечает «Сибантрацит», планирует значительно нарастить производство стали и испытывает острую потребность в металлургическом угле. «Значительный рост продаж на перспективном рынке Индии связан с успешным продвижением относительно новых марок PCI, которые успешно себя зарекомендовали за последний год и стали высоко востребованными у потребителей»,— заявили в компании. В марте «Сибантрацит» начал отгрузку угля судами свыше 160 тыс. тонн из порта Тамань. За первое полугодие пять балкеров класса Capesize ушли в Китай, еще один — в Индию.
По информации «Металл эксперта», российские поставщики антрацита сообщали о наличии объемов для спотовых продаж в индийском направлении, но спрос превышает предложение.
Большое число запросов от потребителей оказывает поддержку экспортерам, и они играют на повышение. Так, в июне цены на уголь марки АСШ выросли до $145–150 за тонну CFR Индия ($135–140 CFR в мае). Июльские партии были доступны по $160 за тонну.
“Ъ” сообщал об интересе Индии к масштабным закупкам российского угля: обсуждались поставки до 40 млн тонн коксующегося угля в год стоимостью около $4,5 млрд (см. “Ъ” от 24 августа 2020 года). В июне замминистра энергетики Анатолий Яновский подтверждал, что о цифре «не менее 40 млн тонн» говорили индийские коллеги в рамках обсуждения меморандума между Минэнерго РФ и Министерством сталелитейной промышленности Индии. Документ уже подготовлен, сообщал он.
Индия имеет амбициозные планы по увеличению выплавки стали. По данным Worldsteel, в этом году эта страна лидирует по динамике роста выплавки. За январь—май индийские металлурги выплавили 48,6 млн тонн стали, что на 33,6% больше, чем за аналогичный период прошлого года.
Директор группы корпоративных рейтингов агентства НКР Александр Шураков считает, что наблюдаемый рост поставок значителен для российской стороны, но не столь существен для индийской. Годовой импорт коксующегося угля в Индию достигает порядка 45–48 млн тонн, говорит он. Основной поставщик — Австралия с 32,7 млн тонн в 2020 году. Далее с большим отставанием от нее идут США и Канада с 4,1 млн и 3,4 млн тонн соответственно. Россия в прошлом году поставила в Индию чуть более 1 млн тонн коксующегося угля. «Безусловно, это существенный рост по сравнению с 2019 годом, когда годовой объем поставок был менее 0,5 млн тонн. Но даже при таком росте мы покрываем менее 2,5% индийского импорта коксующихся углей, то есть не являемся значимым поставщиком для индийских потребителей»,— говорит эксперт. В среднесрочной перспективе у России вполне есть шансы стать заметным игроком на индийском рынке, но пока это рынок других крупных игроков.
Евгений Зайнуллин
Объяснение
Coal — Управление энергетической информации США (EIA)
Уголь образуется за миллионы лет
Уголь — это горючая осадочная порода черного или коричневато-черного цвета с высоким содержанием углерода и углеводородов. Уголь классифицируется как невозобновляемый источник энергии, потому что на его образование уходят миллионы лет. Уголь содержит энергию, запасенную растениями, которые сотни миллионов лет назад жили в заболоченных лесах.
Слои земли и камня покрывали растения миллионы лет.В результате давление и тепло превратили растения в вещество, которое мы называем углем.
Виды угля
Уголь подразделяется на четыре основных типа или классов: антрацитовый, битуминозный, полубитуминозный и лигнит. Рейтинг зависит от типов и количества углерода, содержащегося в угле, и от количества тепловой энергии, которую уголь может производить. Класс угольного месторождения определяется количеством давления и тепла, которые воздействовали на растения с течением времени.
Антрацит содержит 86–97% углерода и, как правило, имеет самую высокую теплотворную способность из всех марок угля. На антрацит приходилось менее 1% угля, добытого в Соединенных Штатах в 2019 году. Все антрацитовые шахты в Соединенных Штатах находятся на северо-востоке Пенсильвании. В США антрацит в основном используется в металлургической промышленности.
Битуминозный уголь содержит 45–86% углерода. Битуминозному углю в США от 100 до 300 миллионов лет.Битумный уголь является наиболее распространенным видом угля в Соединенных Штатах, и на него приходилось около 48% от общего объема добычи угля в США в 2019 году. Битумный уголь используется для выработки электроэнергии и является важным топливом и сырьем для производства коксующегося угля или использование в черной металлургии. В 2019 году битуминозный уголь добывался как минимум в 19 штатах, но на пять штатов приходилось около 75% от общего объема добычи битуминозных пород: Западная Вирджиния (27,5%), Пенсильвания (14,0%), Иллинойс (13,5%), Кентукки (10.6%) и Индиана (9,3%).
Суббитуминозный уголь обычно содержит 35–45% углерода и имеет более низкую теплотворную способность, чем битуминозный уголь. Возраст большинства полубитуминозных углей в Соединенных Штатах не менее 100 миллионов лет. Около 44% от общего объема добычи угля в США в 2019 году было суббитуминозным, около 88% было добыто в Вайоминге и 9% в Монтане. Остальное было произведено на Аляске, Колорадо и Нью-Мексико.
Бурый уголь содержит 25–35% углерода и имеет самое низкое энергосодержание среди всех марок углей.Месторождения бурого угля, как правило, относительно молодые и не подвергались воздействию высоких температур или давления. Бурый уголь рассыпчатый и имеет высокое содержание влаги, что способствует его низкой теплотворной способности. В 2019 году на бурый уголь приходилось 8% от общего объема добычи угля в США. Около 51% было добыто в Северной Дакоте, а около 41% — в Техасе. Остальные 9% были произведены в Луизиане, Миссисипи и Монтане. Бурый уголь в основном используется для выработки электроэнергии. Завод в Северной Дакоте также перерабатывает бурый уголь в синтетический природный газ, который отправляется по трубопроводам природного газа потребителям на востоке США.
Последнее обновление: 8 октября 2020 г.
Использование угля — Управление энергетической информации США (EIA)
В 2020 году в США было потреблено около 477 миллионов коротких тонн угля. На основе содержания энергии это количество равнялось примерно 9,2 квадриллион британских тепловых единиц (БТЕ) и примерно 10% от общего потребления энергии в США. Это была самая низкая сумма и самая низкая процентная доля от общего количества U.S. Годовое потребление энергии по крайней мере с 1949 года. Хотя когда-то уголь использовался в промышленности, на транспорте, в жилом и коммерческом секторах, сегодня в Соединенных Штатах уголь используется в основном для производства электроэнергии. С 1961 года на электроэнергетический сектор приходится большая часть потребления угля в США.
- Электроэнергия — 436,5 млн.ст. — 91,5%
- Всего по промышленности — 40,0 млн. Шт. — 8,4%
- Коксохимические заводы — 14,4 млн.ст — 3.0%
- Промышленный комбинированный теплоэлектроцентраль — 9,9 млн. Ст. — 2,1%
- Прочие промышленные — 15,7 млн.ст. — 3,3%
- Коммерческие — 0,8 млн. Ст. — 0,2%
- Жилой сектор и транспорт — нет данных 2
С точки зрения энергоемкости потребление угля в США достигло пика в 2005 году, но общий годовой тоннаж потребления угля в США достиг пика в 2007 году. С тех пор потребление угля в большинстве лет сокращалось, в основном из-за сокращения использования угля для производства электроэнергии. .
Электроэнергия
Угольные электростанции сжигают уголь для производства пара, а пар вращает турбины (машины для производства вращающейся механической энергии) для выработки электроэнергии. Многие отрасли и предприятия имеют свои собственные электростанции, а некоторые используют уголь для выработки электроэнергии для собственных нужд и в основном для теплоэлектроцентралей. Узнайте больше о производстве электроэнергии в США.
Промышленность
Во многих отраслях промышленности используется уголь и его побочные продукты.Бетонная и бумажная промышленность сжигают большое количество угля для производства тепла. Сталелитейная промышленность косвенно использует уголь в качестве угольного кокса для выплавки железной руды в железо для производства стали. Высокие температуры, создаваемые сжиганием угольного кокса, придают стали прочность и гибкость, необходимые для мостов, зданий и автомобилей.
Уголь перерабатывается в угольный кокс для производства стали.
Доменная печь на современном металлургическом заводе
Источник: BBC (защищено авторским правом)
Переработка угля в газ и жидкие углеводороды
Уголь можно превращать в газы и жидкости, которые можно использовать в качестве топлива или перерабатывать в химические вещества для производства других продуктов.Эти газы или жидкости иногда называют синтетическим топливом, или синтетическим топливом. Синтетическое топливо производится путем нагревания угля в больших емкостях. Эти виды топлива образуют меньше загрязнителей воздуха при сжигании, чем при прямом сжигании угля.
В Северной Дакоте завод по производству синтетического топлива в Грейт-Плейнс перерабатывает уголь в синтетический природный газ (синтез-газ). Синтез-газ, полученный из угля, также может использоваться для производства электроэнергии и водорода. В настоящее время в Соединенных Штатах нет коммерческих предприятий по производству жидких углеводородов из угля, но уголь перерабатывается в жидкие углеводороды в Южной Африке на протяжении десятилетий.
Последнее обновление: 2 июня 2021 г.
Уголь и окружающая среда — Управление энергетической информации США (EIA)
Уголь — богатый источник топлива, производство и преобразование которого в полезную энергию относительно недороги. Однако производство и использование угля влияет на окружающую среду.
Влияние добычи угля
Открытые шахты (иногда называемые разрезами ) были источником около 62% угля, добытого в США в 2019 году.Эти горные работы удаляют почву и породу над угольными отложениями, или пластов, . Самые большие открытые шахты в Соединенных Штатах находятся в бассейне Паудер-Ривер в Вайоминге, где залежи угля находятся близко к поверхности и имеют толщину до 70 футов.
Удаление горных вершин и горные работы в долинах затронули большие площади Аппалачских гор в Западной Вирджинии и Кентукки. При таком виде добычи угля вершины гор снимаются с помощью взрывчатки. Эта техника меняет ландшафт, и ручьи иногда покрываются камнями и грязью.Вода, стекающая из этих заполненных долин, может содержать загрязняющие вещества, которые могут нанести вред водным животным, живущим ниже по течению. Хотя горная добыча существует с 1970-х годов, ее использование стало более распространенным и противоречивым, начиная с 1990-х годов.
Законодательство США требует, чтобы стоки пыли и воды с территорий, затронутых добычей угля, контролировались, а территория должна быть восстановлена на , близка к исходному состоянию.
Подземные шахты обычно меньше влияют на ландшафт, чем карьерные.Однако земля над шахтными туннелями может обрушиться, и кислая вода может стекать из заброшенных подземных шахт.
Метан, образующийся в угольных месторождениях, может взорваться, если он концентрируется в подземных выработках. Этот метан угольных пластов необходимо выпускать из шахт, чтобы сделать шахты более безопасными для работы. В 2018 году выбросы метана от добычи угля и заброшенных угольных шахт составили около 11% от общих выбросов метана в США и около 1% от общих выбросов парниковых газов в США (исходя из потенциала глобального потепления).Некоторые шахты улавливают и используют или продают метан угольных пластов, добытый в шахтах.
Выбросы от сжигания угля
- Двуокись серы (SO2), вызывающая кислотные дожди и респираторные заболевания
- Оксиды азота (NOx), способствующие возникновению смога и респираторных заболеваний
- Твердые частицы, способствующие возникновению смога, дымки, респираторных заболеваний и болезней легких
- Двуокись углерода (CO2), которая является основным парниковым газом, образующимся при сжигании ископаемого топлива (уголь, нефть и природный газ)
- Ртуть и другие тяжелые металлы, которые были связаны как с неврологическими нарушениями, так и с нарушениями развития у людей и других животных
- Летучая зола и зольный остаток, которые образуются при сжигании угля на электростанциях
В прошлом летучая зола выбрасывалась в воздух через дымовую трубу, но теперь законы требуют, чтобы большая часть выбросов летучей золы улавливалась устройствами контроля загрязнения.В Соединенных Штатах летучая зола и зольный остаток обычно хранятся рядом с электростанциями или на свалках. Выщелачивание загрязняющих веществ из хранилищ угольной золы и свалок в грунтовые воды, а также разорвавшиеся несколько крупных накопителей угольной золы представляют собой экологическую проблему.
Снижение воздействия угля на окружающую среду
Закон о чистом воздухе и Закон о чистой воде требуют от предприятий сокращения выбросов загрязняющих веществ в воздух и воду.
Угольная промышленность нашла несколько способов уменьшить содержание серы и других примесей в угле.Промышленность также нашла более эффективные способы очистки угля после его добычи, и некоторые потребители угля используют уголь с низким содержанием серы.
На электростанцияхиспользуется оборудование для обессеривания дымовых газов, также известное как скрубберы , для очистки дыма от серы до того, как он покинет дымовые трубы. Кроме того, угольная промышленность и правительство США сотрудничали в разработке технологий, которые могут удалять примеси из угля или повышать энергоэффективность угля, что снижает количество сжигаемого угля на единицу произведенной полезной энергии.
Оборудование, предназначенное в основном для уменьшения выбросов SO2, NOx и твердых частиц, также может использоваться для сокращения выбросов ртути из некоторых видов угля. Ученые также работают над новыми способами сокращения выбросов ртути на угольных электростанциях.
В настоящее время проводятся исследования по снижению выбросов углекислого газа при сжигании угля. Один из методов — это улавливание углерода , которое отделяет СО2 от источников выбросов и улавливает его в концентрированном потоке. Затем углекислый газ можно закачать под землю для постоянного хранения или секвестрации .
Повторное использование и рециркуляция также могут снизить воздействие добычи и использования угля на окружающую среду. Земли, которые ранее использовались для добычи угля, могут быть восстановлены и использованы под аэропорты, свалки и поля для гольфа. Отходы, улавливаемые скрубберами, могут использоваться для производства таких продуктов, как цемент и синтетический гипс для стеновых плит.
Последнее обновление: 1 декабря 2020 г.
Откуда поступает наш уголь
Где Соединенные Штаты получают уголь
В 2019 году в 23 U было добыто около 706 млн коротких тонн угля.С. констатирует. Открытые шахты были источником 62% от общей добычи угля в США и составляли 65% от общего количества шахт. Около 0,5 млн тонн, или менее 0,1% от общего объема добычи угля, приходилось на уголь из отходов.
- Вайоминг 39,2%
- Западная Вирджиния 13,2%
- Пенсильвания 7,1%
- Иллинойс 6,5%
- Кентукки 5,1%
Уголь в основном находится в трех регионах: угольный регион Аппалачей, внутренний угольный регион и западный угольный регион (включая бассейн Паудер-Ривер).
Двумя крупнейшими угольными шахтами в Соединенных Штатах являются шахты North Antelope Rochelle и Black Thunder в Вайоминге. Вместе эти две шахты произвели 22% от общей добычи угля в США в 2019 году. Одна только шахта North Antelope Rochelle произвела больше угля в 2019 году, чем совокупная общая добыча угля в Иллинойсе и Кентукки, четвертом и пятом по величине угледобывающих штатах соответственно.
Нажмите для увеличения
Факты и данные по каждому угледобывающему региону за 2019 год
- В угольный регион Аппалачей входят Алабама, Восточный Кентукки, Мэриленд, Огайо, Пенсильвания, Теннесси, Вирджиния и Западная Вирджиния.
- Около 27% угля, добываемого в Соединенных Штатах, поступает из угольного региона Аппалачей.
- Западная Вирджиния — крупнейший штат по добыче угля в регионе и второй по величине штат по добыче угля в Соединенных Штатах.
- Подземные шахты поставляют 78% угля, добываемого в регионе Аппалачи.
- Подземные шахты в Аппалачском регионе произвели 56% от общего объема добычи угольных шахт в США.
- Внутренний угольный регион включает Арканзас, Иллинойс, Индиану, Канзас, Луизиану, Миссисипи, Миссури, Оклахому, Техас и Западный Кентукки.
- Около 18% всего угля в США было добыто во Внутреннем угольном регионе.
- Иллинойс был крупнейшим производителем угля во Внутреннем угольном регионе, на его долю приходилось 36% добычи угля в регионе и 6% от общего объема добычи угля в США.
- Подземные шахты обеспечивали 64% добычи угля в регионе, открытые шахты — 36%.
- Западный угольный регион включает Аляску, Аризону, Колорадо, Монтану, Нью-Мексико, Северную Дакоту, Юту, Вашингтон и Вайоминг.
- Около 55% всей добычи угля в США было добыто в Западном угольном регионе.
- Вайоминг, крупнейший угледобывающий штат в Соединенных Штатах, произвел 39% от общего объема добычи угля в США и 72% угля, добытого в Западном угольном регионе.
- Шесть из десяти крупнейших угледобывающих шахт США находились в Вайоминге, и все эти шахты являются открытыми.
- Открытые шахты добывают 91% угля в Западном угольном регионе.
Последнее обновление: 9 октября 2020 г.
Уголь | Национальное географическое общество
Уголь — это осадочная порода черного или коричневато-черного цвета, которую можно сжигать в качестве топлива и использовать для выработки электроэнергии. Он состоит в основном из углерода и углеводородов, которые содержат энергию, которая может выделяться при сгорании (горении).
Уголь — крупнейший источник энергии для выработки электроэнергии в мире и самый распространенный вид ископаемого топлива в Соединенных Штатах.
Ископаемое топливо образуется из останков древних организмов. Поскольку на разработку угля уходят миллионы лет, а его количество ограничено, это невозобновляемый ресурс.
Условия, которые в конечном итоге привели к образованию угля, начали развиваться около 300 миллионов лет назад, в каменноугольный период. В это время Земля была покрыта широкими мелкими морями и густыми лесами. Иногда моря затопляли лесные массивы, задерживая растения и водоросли на дне болотистой местности.Со временем растения (в основном мох) и водоросли были погребены и сжаты под тяжестью вышележащей грязи и растительности.
По мере того, как растительный мусор просеивался глубже под поверхностью Земли, он сталкивался с повышением температуры и повышенным давлением. Грязь и кислая вода предотвращали контакт растений с кислородом. Из-за этого растительное вещество разлагается очень медленно и сохраняет большую часть своего углерода (источника энергии).
Эти участки погребенной растительности называются торфяными болотами.Торфяные болота хранят огромное количество углерода на многих метрах под землей. Сам торф можно сжигать в качестве топлива, и он является основным источником тепловой энергии в таких странах, как Шотландия, Ирландия и Россия.
При правильных условиях торф превращается в уголь в процессе карбонизации. Карбонизация происходит под невероятным нагревом и давлением. Примерно 3 метра (10 футов) слоистой растительности в конечном итоге сжимается до трети метра (1 фута) угля!
Уголь существует в подземных формациях, называемых «угольные пласты» или «угольные пласты».«Угольный пласт может достигать 30 метров (90 футов) и простираться на 1500 километров (920 миль).
Угольные пласты есть на всех континентах. Наибольшие запасы угля находятся в США, России, Китае, Австралии и Индии.
В Соединенных Штатах уголь добывается в 25 штатах и трех основных регионах. В Западном угольном регионе Вайоминг является ведущим производителем угля — около 40% угля, добываемого в стране, добывается в штате. Более одной трети угля в стране поступает из Угольного региона Аппалачей, который включает Западную Вирджинию, Вирджинию, Теннесси и Кентукки.Уголь, добываемый в Техасе во Внутреннем угольном регионе, в основном поставляется на местные рынки.
Типы угля
Уголь сильно отличается от минеральных пород, которые сделаны из неорганического материала. Уголь состоит из хрупкой растительной материи и претерпевает множество изменений, прежде чем становится знакомым черным и блестящим веществом, сжигаемым в качестве топлива.
Уголь претерпевает различные фазы карбонизации на протяжении миллионов лет, и его можно найти на всех этапах разработки в разных частях мира.
Уголь оценивается в зависимости от того, насколько он изменился с течением времени. Закон Хилта гласит, что чем глубже угольный пласт, тем выше его ранг. На более глубоких глубинах материал подвергается более высоким температурам и давлению, и больше растительных остатков превращается в углерод.
Торф
Торф не является углем, но при определенных обстоятельствах может со временем превратиться в уголь. Торф — это скопление частично разложившейся растительности, прошедшей небольшую карбонизацию.
Однако торф по-прежнему считается частью угольной «семьи», потому что он содержит энергию, которую содержали его исходные растения. Он также содержит большое количество летучих веществ и газов, таких как метан и ртуть, которые при сгорании представляют опасность для окружающей среды.
Торф сохраняет достаточно влаги, чтобы быть губчатым. Он может поглощать воду и расширять болото, образуя больше торфа. Это делает его ценным средством защиты окружающей среды от наводнений. Торф также можно интегрировать в почву, чтобы помочь ему удерживать и медленно выделять воду и питательные вещества.По этой причине для садоводов ценны торф и так называемый «торфяной мох».
Торф является важным источником энергии во многих странах, включая Ирландию, Шотландию и Финляндию, где он обезвоживается и сжигается для получения тепла.
Бурый уголь
Бурый уголь является самым низким сортом угля. Он карбонизировался до уровня торфа, но содержит небольшое количество энергии — содержание углерода в нем составляет около 25-35%. Он происходит из относительно молодых угольных месторождений, возраст которых составляет около 250 миллионов лет.
Бурый уголь, рассыпчатая бурая порода, также называемая бурым углем или углем из бутонов розы, сохраняет больше влаги, чем другие виды угля. Это делает его дорогостоящим и опасным для добычи, хранения и транспортировки. Он подвержен случайному возгоранию и при сжигании имеет очень высокие выбросы углерода. Большая часть бурого угля используется на электростанциях в непосредственной близости от мест его добычи.
Бурый уголь в основном сжигается и используется для выработки электроэнергии. В Германии и Греции бурый уголь обеспечивает 25-50% электроэнергии, вырабатываемой из угля.В США месторождения бурого угля вырабатывают электроэнергию в основном в штатах Северная Дакота и Техас.
Полубитуминозный уголь
Полубитуминозный уголь имеет возраст около 100 миллионов лет. Он содержит больше углерода, чем лигнит, около 35-45%. Во многих частях мира полубитуминозный уголь считается «бурым углем» наряду с лигнитом. Как и бурый уголь, полубитуминозный уголь в основном используется в качестве топлива для выработки электроэнергии.
Большая часть полубитуминозного угля в США добывается в штате Вайоминг и составляет около 47% всего угля, добываемого в Соединенных Штатах.За пределами США Китай является ведущим производителем полубитуминозного угля.
Битуминозный уголь
Битуминозный уголь образуется при более высоких температурах и давлении, и возраст его от 100 до 300 миллионов лет. Он назван в честь липкого смолистого вещества, называемого битумом, которое также содержится в нефти. Он содержит около 45-86% углерода.
Уголь — это осадочная порода, и битуминозный уголь часто содержит «полосы» или полосы разной консистенции, которые отмечают слои сжатого растительного материала.
Битуминозный уголь делится на три основных типа: кузнечный уголь, каменный уголь и коксующийся уголь. Кузнечный уголь имеет очень низкую зольность и идеально подходит для кузн, где металлы нагреваются и подвергаются формованию.
Каннельный уголь широко использовался в качестве источника каменноугольного масла в 19 веке. Масло из каменного угля получают путем нагревания каменного угля контролируемым количеством кислорода. Этот процесс называется пиролизом. Угольное масло использовалось в основном в качестве топлива для уличных фонарей и другого освещения. Широкое использование керосина привело к сокращению использования каменноугольного масла в 20 веке.
Коксующийся уголь используется в крупных промышленных процессах. Уголь закоксовывается — это процесс нагрева породы в отсутствие кислорода. Это снижает влажность и делает продукт более стабильным. Сталелитейная промышленность использует коксующийся уголь.
Битуминозный уголь составляет почти половину всего угля, который используется для производства энергии в Соединенных Штатах. В основном он добывается в Кентукки, Пенсильвании и Западной Вирджинии. За пределами США такие страны, как Россия и Колумбия, используют битуминозный уголь в качестве энергии и промышленного топлива.
Антрацит
Антрацит — высший сорт угля. Он имеет наибольшее количество углерода, до 97%, и, следовательно, содержит больше всего энергии. Он более твердый, плотный и блестящий, чем другие виды угля. Почти вся вода и углекислый газ были вытеснены, и он не содержит мягких или волокнистых участков, обнаруженных в битуминозном угле или лигните.
Поскольку антрацит является высококачественным углем, он горит чисто и с очень небольшим количеством сажи. Он дороже других углей и редко используется на электростанциях.Вместо этого антрацит в основном используется в печах и печах.
Антрацит также используется в системах фильтрации воды. У него более мелкие поры, чем у песка, поэтому в нем задерживается больше вредных частиц. Это делает воду более безопасной для питья, санитарии и промышленности.
Антрацит обычно можно найти в географических районах, которые подверглись особенно напряженной геологической деятельности. Например, запасы угля на плато Аллегейни в Кентукки и Западной Вирджинии простираются до подножия Аппалачских гор.Здесь процесс горообразования или горообразования способствовал созданию достаточно высоких температур и давлений, чтобы образовался антрацит.
Китай доминирует в добыче антрацита, на его долю приходится почти три четверти добычи антрацитового угля. К другим странам, добывающим антрацит, относятся Россия, Украина, Вьетнам и США (в основном Пенсильвания).
Графит
Графит представляет собой аллотроп углерода, то есть вещество, состоящее только из атомов углерода. (Алмаз — еще один аллотроп углерода.) Графит — завершающая стадия процесса карбонизации.
Графит хорошо проводит электричество и обычно используется в литий-ионных батареях. Графит также может выдерживать температуры до 3000 ° по Цельсию (5400 ° по Фаренгейту). Его можно использовать в таких изделиях, как огнестойкие двери и детали ракет, такие как носовые конусы. Однако наиболее распространенное использование графита — это, вероятно, «грифели» для карандашей.
Китай, Индия и Бразилия — ведущие мировые производители графита.
Добыча угля
Уголь можно добывать из земли либо открытым способом, либо подземным способом.После того, как уголь добыт, его можно использовать напрямую (для отопления и промышленных процессов) или в качестве топлива для электростанций.
Добыча на открытом воздухе
Если уголь находится на глубине менее 61 метра (200 футов) под землей, его можно добывать открытым способом.
При разработке открытых месторождений рабочие просто удаляют любые вышележащие отложения, растительность и горные породы, называемые покрывающими породами. С экономической точки зрения, добыча угля открытым способом является более дешевым вариантом добычи угля, чем подземная добыча.За час на одного рабочего можно добыть примерно в два с половиной раза больше угля, чем при подземной разработке.
Открытые горные работы оказывают огромное воздействие на окружающую среду. Ландшафт буквально разорван, уничтожая среду обитания и целые экосистемы. Горные работы также могут вызывать оползни и просадки (когда земля начинает проседать или проваливаться). Выщелачивание токсичных веществ в воздух, водоносные горизонты и уровень грунтовых вод может поставить под угрозу здоровье местных жителей.
В Соединенных Штатах Закон 1977 года о контроле и рекультивации открытых месторождений регулирует процесс добычи угля и представляет собой попытку ограничить вредное воздействие на окружающую среду.Закон предоставляет средства для решения этих проблем и очистки заброшенных мест добычи полезных ископаемых.
Три основных типа открытой добычи угля: открытая, открытая и горная добыча.
Открытые горные работы: Открытые разработки
Открытые разработки используются там, где угольные пласты расположены очень близко к поверхности и могут быть удалены массивными пластами или полосами. Покрывающую породу обычно удаляют с помощью взрывчатки и отбуксируют на некоторых из самых больших когда-либо созданных транспортных средств.Самосвалы, используемые на вскрышных шахтах, часто весят более 300 тонн и имеют мощность более 3000 лошадиных сил.
Открытая разработка может использоваться как на равнинных, так и на холмистых ландшафтах. Открытая добыча в горной местности называется контурной. Контурная разработка следует по гребням или контурам вокруг холма.
Открытые горные работы: Открытые разработки
Открытые разработки используются, когда уголь находится более глубоко под землей. Яма, которую иногда называют заемом, выкапывается на участке. Этот карьер становится карьером, который иногда называют карьером.Карьеры могут расширяться до огромных размеров до тех пор, пока угольное месторождение не будет разработано или стоимость транспортировки вскрышных пород не превысит вложения в шахту.
Добыча открытым способом обычно ограничивается равнинами. После истощения шахты яму иногда превращают в полигон.
Поверхностная разработка: MTR
Во время горных работ с удалением вершин (MTR) вся вершина горы очищается от покрывающей породы: камней, деревьев и верхнего слоя почвы.
Вскрышу часто вывозят в близлежащие долины, за что этот процесс получил прозвище «добыча долины». После того, как вершина очищена от растительности, используют взрывчатку, чтобы обнажить угольный пласт.
После того, как уголь добыт, вершина строится из вскрышных пород следующей горной вершины, которую предстоит добыть. По закону ценный верхний слой почвы должен быть сохранен и заменен после завершения горных работ. Бесплодную землю можно засаживать деревьями и другой растительностью.
Удаление горных вершин началось в 1970-х годах как дешевая альтернатива подземной разработке.В настоящее время он используется для добычи угля в основном в Аппалачах в США, в штатах, включая Вирджинию, Западную Вирджинию, Теннесси и Кентукки.
MTR, вероятно, является наиболее спорным методом добычи угля. Последствия для окружающей среды радикальны и серьезны. Водные пути отрезаны или загрязнены насыпью долины. Среда обитания разрушена. Токсичные побочные продукты горных работ и взрывов могут стекать в местные водоемы и загрязнять воздух.
Подземная добыча
Большая часть мировых запасов угля находится глубоко под землей.Подземная добыча, иногда называемая глубокой добычей, — это процесс, при котором уголь добывается глубоко под поверхностью Земли, иногда до 300 метров (1000 футов). Шахтеры едут на лифте по шахте, чтобы достичь глубины шахты, и работают с тяжелой техникой, которая добывает уголь и перемещает его над землей.
Непосредственное воздействие подземных горных работ на окружающую среду менее драматично, чем при разработке открытых месторождений. Открывающих пород мало, но при подземных горных работах остаются значительные хвосты.Хвосты — это часто токсичный остаток, оставшийся в процессе отделения угля от пустой породы, или экономически неважных минералов. Токсичные угольные отходы могут загрязнять местное водоснабжение.
Для горняков подземная добыча опасна. Подземные взрывы, удушье из-за недостатка кислорода или воздействие токсичных газов — вполне реальная угроза.
Чтобы предотвратить скопление газов, метан должен постоянно удаляться из подземных шахт, чтобы обеспечить безопасность горняков. В 2009 году около 10% U.S. Выбросы метана происходили из вентиляции подземных шахт; 2% — за счет открытых горных работ.
Существует три основных типа подземной добычи угля: добыча в длинных забоях, блочная добыча и отработка методом отступления.
Подземная разработка: разработка длинных забоев
Во время разработки длинных забоев горняки срезают огромные плиты угля толщиной около 1 метра (3 фута), длиной 3-4 километра (2-2,5 мили) и 250-400 метров ( 800-1300 футов) шириной. Панели перемещаются конвейерной лентой обратно на поверхность.
Крыша шахты поддерживается гидравлическими опорами, называемыми подушками. По мере продвижения рудника вперед наступают и противооткатные упоры. Зона за подушками обрушивается.
Разработка длинными забоями — один из старейших методов добычи угля. До того, как стали широко использовать конвейерные ленты, пони спускались в глубокие узкие каналы и вытаскивали уголь обратно на поверхность.
Сегодня почти треть американских угольных шахт использует разработку длинными забоями. За пределами США это число еще больше.В Китае, крупнейшем в мире производителе угля, более 85% угля добывается методом длинных забоев.
Подземная добыча: комната и столб
При шахтном методе добычи шахтеры вырезают «комнату» из угля. Колонны (столбы) из угля поддерживают перекрытие и перекрывающие породы. Комнаты имеют ширину около 9 метров (30 футов), а опорные столбы могут быть шириной 30 метров (100 футов).
Существует два типа каменно-столбовой добычи: обычная и непрерывная.В обычном горном деле используются взрывчатые вещества и режущие инструменты. При непрерывной добыче уголь извлекается сложная машина, называемая комбайном непрерывного действия.
В США большая часть майнинга по принципу «комната и столб» использует майнер непрерывного действия. В развивающихся странах каменно-колонковые угольные шахты используют традиционный метод.
Подземная добыча: Отступающая добыча
Отступающая добыча — это разновидность метода «комната и столб». Когда весь доступный уголь будет извлечен из комнаты, шахтеры покидают комнату, осторожно разрушают столбы и позволяют потолку обвалиться.Остатки гигантских столбов поставляют еще больше угля.
Отходящий майнинг может быть самым опасным методом майнинга. Остальные столбы подвергаются большой нагрузке, и если их не вытащить в точном порядке, они могут обрушиться и застать шахтеров под землей.
Как мы используем уголь
Люди во всем мире тысячелетиями использовали уголь для обогрева домов и приготовления пищи. Уголь использовался в Римской империи для обогрева общественных бань.В Империи ацтеков блестящий камень использовался не только в качестве топлива, но и для украшений.
В основе промышленной революции лежал уголь. Это была более дешевая альтернатива древесному топливу, и при сжигании она производила больше энергии. Уголь давал пар и энергию, необходимые для массового производства предметов, выработки электроэнергии, а также топлива для пароходов и поездов, необходимых для перевозки предметов для торговли. Большинство угольных шахт промышленной революции находились в северной Англии, где в начале 18 века добывалось более 80% угля.
Сегодня уголь по-прежнему используется напрямую (для обогрева) и косвенно (для производства электроэнергии). Уголь также важен для сталелитейной промышленности.
Топливо
Во всем мире уголь в основном используется для производства тепла. Это лучший выбор энергии для большинства развивающихся стран, и мировое потребление увеличилось более чем на 30% в 2011 году.
Уголь можно сжигать в частных домах или в огромных промышленных печах. Он производит тепло для комфорта и стабильности, а также нагревает воду для санитарии и здоровья.
Электроэнергия
Угольные электростанции — один из самых популярных способов производства и распределения электроэнергии. На угольных электростанциях уголь сжигается и нагревает воду в огромных котлах. Кипящая вода создает пар, который вращает турбину и приводит в действие генератор для производства электроэнергии.
Почти вся электроэнергия в Южной Африке (около 93%) вырабатывается из угля. Польша, Китай, Австралия и Казахстан — другие страны, которые используют уголь для производства электроэнергии.В Соединенных Штатах около 45% электроэнергии страны вырабатывается углем.
Кокс
Уголь играет жизненно важную роль в сталелитейной промышленности. Для производства стали железную руду необходимо нагреть, чтобы отделить железо от других минералов в породе. В прошлом сам уголь использовался для нагрева и отделения руды. Однако при нагревании уголь выделяет примеси, такие как сера, что может сделать полученный металл слабым.
Еще в 9 веке химики и инженеры открыли способ удаления этих примесей из угля до его сжигания.Уголь запекается в духовке около 12-36 часов при температуре около 1000–1100 ° C (1800–2000 ° F). Это удаляет примеси, такие как угольный газ, окись углерода, метан, смолы и нефть. В результате получается кокс — уголь с небольшим количеством примесей и высоким содержанием углерода. Метод называется коксованием.
Кокс сжигается в доменной печи с использованием железной руды и воздуха при температуре около 1200 ° C (2200 ° F). Горячий воздух воспламеняет кокс, а кокс плавит чугун и отделяет примеси. Полученный материал — сталь.Кокс обладает тепловыми и химическими свойствами, которые придают стали прочность и гибкость, необходимые для строительства мостов, небоскребов, аэропортов и автомобилей.
Многие из крупнейших производителей угля в мире (США, Китай, Россия, Индия) также входят в число крупнейших производителей стали. Япония, еще один лидер сталелитейной промышленности, не обладает значительными запасами угля. Это один из крупнейших в мире импортеров угля.
Синтетические продукты
Газы, которые выделяются в процессе коксования, можно использовать в качестве источника энергии.Угольный газ можно использовать для получения тепла и света. Уголь также можно использовать для производства синтез-газа, комбинации водорода и окиси углерода. Синтез-газ можно использовать в качестве транспортного топлива, аналогичного бензину или дизельному топливу.
Кроме того, побочные продукты угля и кокса могут использоваться для производства синтетических материалов, таких как смола, удобрения и пластмассы.
Уголь и выбросы углерода
При сжигании угля выделяются газы и твердые частицы, вредные для окружающей среды. Углекислый газ — это первичный выброс.
Двуокись углерода — важная часть атмосферы нашей планеты. Он называется парниковым газом, потому что он поглощает и сохраняет тепло в атмосфере и поддерживает температуру на нашей планете, пригодную для жизни. В естественном круговороте углерода углерод и углекислый газ постоянно циркулируют между землей, океаном, атмосферой и всеми живыми и разлагающимися организмами. Углерод также улавливается или хранится под землей. Это поддерживает баланс углеродного цикла.
Однако, когда уголь и другие ископаемые виды топлива добываются и сжигаются, они высвобождают секвестрированный углерод в атмосферу, что приводит к накоплению парниковых газов и отрицательно сказывается на климате и экосистемах.
В 2011 году около 43% электроэнергии в США было произведено за счет сжигания угля. Однако на добычу угля приходится 79% выбросов углерода в стране.
Другие токсичные выбросы
Двуокись серы и оксиды азота также выделяются при сжигании угля. Они способствуют возникновению кислотных дождей, смога и респираторных заболеваний.
Ртуть выделяется при сжигании угля. В атмосфере ртуть обычно не представляет опасности. Однако в воде ртуть превращается в метилртуть, которая токсична и может накапливаться в рыбе и организмах, потребляющих рыбу, включая людей.
Летучая зола (которая уносится вместе с другими газами при сжигании угля) и зола (которая не уносится) также выделяются при сжигании угля. В зависимости от состава угля эти частицы могут содержать токсичные элементы и раздражители, такие как кадмий, диоксид кремния, мышьяк и оксид кальция.
В США летучая зола должна улавливаться промышленными «скрубберами», чтобы предотвратить загрязнение атмосферы. К сожалению, летучая зола часто хранится на свалках или электростанциях и может стекать в грунтовые воды.В ответ на эту экологическую опасность зола-унос используется в качестве компонента бетона, тем самым изолируя ее от окружающей среды.
Многие страны не регулируют свою угольную промышленность так же строго, как США, а выбросы загрязняют воздух и водоснабжение.
Угольные пожары
При правильных условиях нагрева, давления и вентиляции угольные пласты могут самовоспламеняться и гореть под землей. Молния и лесные пожары также могут воспламенить открытую часть угольного пласта, а тлеющий огонь может распространиться по пласту.
Угольные пожары выбрасывают в атмосферу тонны парниковых газов. Даже если пожар на поверхности потушен, уголь может тлеть годами, прежде чем вспыхнет и, возможно, снова вызовет лесной пожар.
Пожары угля могут также начаться в шахтах в результате взрыва. Угольные пожары в Китае, многие из которых возникли в результате взрывов, используемых в процессе добычи, могут составлять 1% мировых выбросов углерода. В США заброшенные шахты чаще загораются, если мусор сжигают на близлежащих свалках.
Когда уголь загорается и начинает тлеть, его очень трудно потушить. В Австралии угольный пожар на «Горящей горе» горит уже 5 500 лет!
Преимущества и недостатки
Преимущества
Уголь — важная часть мирового энергетического бюджета. Его относительно недорого найти и добыть, и его можно найти по всему миру. В отличие от многих возобновляемых ресурсов (например, солнца или ветра) добыча угля не зависит от погоды.Это топливо базовой нагрузки, то есть его можно производить 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году.
Мы используем и зависим от многих вещей, которые дает уголь, таких как тепло и электричество для питания наших домов, школ, больниц и предприятий. Сталь, жизненно важная для строительства мостов и других зданий, использует кокс почти во всем производстве.
Побочные продукты угля, такие как синтез-газ, могут использоваться для производства транспортного топлива.
Добыча угля также обеспечивает экономическую стабильность миллионам людей во всем мире.Угольная промышленность полагается на людей с широким спектром знаний, навыков и способностей. Работы, связанные с углем, включают геологов, горняков, инженеров, химиков, географов и руководителей. Угольная промышленность имеет решающее значение для стран как развитого, так и развивающегося мира.
Недостатки
Уголь — невозобновляемый источник энергии. На его формирование потребовались миллионы лет, и их конечное количество существует на нашей планете. Хотя на данный момент это постоянный и надежный источник энергии, он не будет доступен вечно.
Горное дело — одна из самых опасных профессий в мире. Опасности для здоровья подземных горняков включают респираторные заболевания, такие как «черные легкие», при которых угольная пыль накапливается в легких. Помимо болезней, тысячи горняков ежегодно умирают в результате взрывов шахт, обрушений и других несчастных случаев.
При сжигании угля для получения энергии выделяются токсины и парниковые газы, такие как углекислый газ. Они оказывают непосредственное влияние на качество местного воздуха и способствуют глобальному потеплению, текущему периоду изменения климата.
Открытые горные работы навсегда меняют ландшафт. При удалении горных вершин стирается сам ландшафт и разрушаются экосистемы. Это увеличивает эрозию в области. Наводнения и другие стихийные бедствия подвергают эти районы большому риску.
Добыча угля может повлиять на местное водоснабжение несколькими способами. Потоки могут быть заблокированы, что увеличивает вероятность затопления. Токсины часто попадают в грунтовые воды, ручьи и водоносные горизонты.
Уголь — один из самых противоречивых источников энергии в мире.Преимущества добычи угля экономически и социально значимы. Однако добыча полезных ископаемых разрушает окружающую среду: воздух, землю и воду.
Как работает уголь | Союз обеспокоенных ученых
Уголь и контроль загрязнения
Часть существующих заводов и все новые предлагают некоторые технологии борьбы с загрязнением, чтобы уменьшить их выбросы, особенно диоксида серы и твердых частиц.
Общие методы борьбы с загрязнением включают скрубберы и фильтры. В скрубберах используется влажная суспензия известняка для поглощения загрязнений по мере их прохождения.Фильтры представляют собой наборы больших тканевых мешков, которые улавливают твердые частицы, проходящие через ткань. Более мелкие частицы с меньшей вероятностью абсорбируются и могут выбрасывать дымовую трубу в воздух.
ТехнологияIGCC дороже технологии пылевидного угля, но дает определенные экологические преимущества. В то время как современные средства контроля за загрязнением оксидов азота, диоксида серы и твердых частиц могут значительно снизить выбросы от пылеугольных электростанций (на 90-99 процентов), станции IGCC способны к еще большему сокращению.
Также проще и дешевле улавливать и удалять ртуть с завода IGCC, чем с завода по производству пылевидного угля, что стало все более важным после того, как ограничения по ртути вступили в силу в 2011 году [12].
В настоящее время коммерчески доступные технологии контроля, которые могут быть добавлены на угольные электростанции для снижения их выбросов CO2, являются дорогостоящими. Однако улавливание и хранение углерода (CCS) — это новая технология, которая может позволить операторам станций улавливать CO2, транспортировать его к месту «геологического связывания» и закачивать в землю для постоянного хранения.
Что касается улавливания углерода, IGCC имеет дополнительное преимущество перед технологией пылевидного угля. Поскольку процесс газификации позволяет отделить и улавливать CO2 перед сгоранием , газ все еще находится в относительно концентрированной форме под давлением. Установки, работающие на пылевидном угле, могут улавливать CO2 только после сжигания , когда он гораздо более разбавлен и его труднее отделить, что увеличивает затраты на внедрение CCS.
Предполагается, что технологии до и после сжигания улавливают от 85 до 95 процентов CO2 на заводе.Однако улавливание и сжатие CO2 — очень энергоемкий процесс, вызывающий значительное сокращение количества чистой энергии, которую может производить установка.
Ожидается, что современные методы улавливания CO2 из пылевидных угольных электростанций снизят выработку энергии станцией на четверть или более (при условии, что CCS встроен в исходный проект станции, а не добавлен в качестве модернизации, и в этом случае он уменьшит выходную мощность еще больше).
Несмотря на то, что потери мощности для заводов IGCC будут меньше, ожидается сокращение более чем на 15 процентов.При учете вероятного дополнительного топлива, используемого для процесса удаления CO2, фактическое количество CO2, которого можно избежать на единицу электроэнергии, упадет до диапазона 80 или 90 процентов [13].
UCS поддерживает постоянные федеральные стимулы для исследований CCS, поскольку технология CSS будет играть важную роль в переходе к экологически чистой энергии будущего.
Наука о том, что делает уголь таким грязным — Quartz
Вы читаете эксклюзивную статью Quartz, доступную для всех читателей в течение ограниченного времени.Чтобы разблокировать доступ ко всем Quartz, станьте участником.
Миру не терпится избавиться от потребности в угле. Без резкого сокращения использования угля мало шансов достичь целевых показателей выбросов парниковых газов и избежать самых катастрофических последствий изменения климата.
И устранение этого материала — это не только парниковые газы: при добыче угля и его последующем сжигании образуются другие токсины, загрязняющие наш воздух, воду и почву.
Почему уголь такой грязный? Чтобы понять это, нам нужно надеть лабораторные халаты и немного заняться химией.
Парниковая арифметика
Проблема парниковых газов относительно проста. Все ископаемые виды топлива состоят в основном из углерода и водорода. При сгорании углерод превращается в двуокись углерода, а водород — в воду. Каждая из этих реакций производит немного разное количество тепла.
C + O 2 → CO 2 выделяет 393 кДж тепла
H 2 + 0.5 O 2 → H 2 O выделяет 242 кДж тепла
Больше всего нас беспокоит углекислый газ, парниковый газ, улавливающий солнечное тепло в нашей атмосфере. Это означает, что более качественное ископаемое топливо — то, которое будет производить наименьшее количество выбросов CO 2 для выработки того же количества тепла — будет содержать много атомов водорода на каждый атом углерода.
В этой битве одержал победу природный газ.Он содержит в основном метан, простое химическое вещество с формулой CH 4 . Это означает, что на каждый атом углерода приходится четыре атома водорода, максимум, который может вместить один атом углерода.
Химическая формула угля намного сложнее (как мы увидим позже). Это потому, что, в отличие от природного газа, уголь представляет собой смесь многих тысяч химических веществ. Но чтобы понять, как выделяется тепло, мы можем упростить формулу угля до CH (это один атом водорода на каждый атом углерода).
В результате уголь производит вдвое больше углекислого газа на единицу тепловой энергии по сравнению с природным газом.
Болотный старт
Помимо влияния парниковых газов на изменение климата, у угля есть и другие проблемы. Это связано с тем, как материал был сформирован.
«Уголь — это самое сложное твердое вещество, которое мы когда-либо находили и анализировали, — говорит Джонатан Мэтьюз, ученый-уголь из Университета Пенсильвании.
Много миллионов лет назад какое-то природное явление — может быть, наводнение или тайфун — похоронило огромные леса под водой. По мере того, как новые слои почвы откладывались на верхушках деревьев, лишая их доступа воздуха, погребенная древесина медленно превращалась в торфяные болота.Накапливалось все больше и больше слоев наносов, увеличивая давление и температуру под ними, пока, наконец, болото не превратилось в уголь.
Я намеренно не понимаю «многие миллионы», потому что залежи угля в разных регионах могут иметь разный возраст. Уголь в Соединенных Штатах был создан в течение каменноугольного периода, который длился от 360 до 300 миллионов лет назад. С другой стороны, австралийский уголь образовался в пермский период, между 300 и 250 миллионами лет назад.
Так как уголь изначально образовывался из растений, он содержит в основном углерод, водород, кислород и азот. Уголь помог создать основанную на углероде отрасль химии, которую мы называем «органической химией». Когда уголь нагревается в отсутствие воздуха, его сложная смесь распадается на более простые формы. Эти химические вещества, такие как бензол, толуол, нафталин, антрацен и фенол, составляют основу духов, взрывчатых веществ и лекарств.
Растения также содержат множество других элементов из периодической таблицы в гораздо меньших количествах.Важно отметить, что во время образования уголь может поглощать и другие элементы, содержащиеся в окружающих его отложениях грязи или загрязненной воде. В зависимости от геологии региона типы и количество этих элементов варьируются; более половины периодической таблицы элементов было обнаружено в различных типах угля.
«Процесс образования угля усложняет процесс», — говорит Мэтьюз. «Вот почему почти каждый найденный уголь химически уникален».
При сжигании угля многие из этих элементов выбрасываются в атмосферу вместе с другими газами.Они могут путешествовать на многие мили, прежде чем попадут на растения или в почву, где они могут попасть в деревья или посевы и в конечном итоге быть съедены людьми. Некоторые из этих элементов также могут попадать в легкие человека, где ядовитые элементы, такие как олово, кадмий и ртуть, могут нанести реальный вред нервной, пищеварительной и иммунной системам.
Несмотря на правила, действующие в угольной промышленности, эти металлы часто попадают в окружающую среду. Более 40% всех выбросов ртути в США по-прежнему приходится на угольные электростанции.В 2014 году только в США в результате деятельности, связанной с углем, было выделено 40 тонн свинца, 30 тонн мышьяка и 4 тонны кадмия.
Smoggy end
Однако все эти химические загрязнители составляют лишь часть проблемы. Более заметным проявлением воздействия угля на окружающую среду является смог: результат химической реакции горения угля. Поскольку уголь представляет собой сложную смесь химических веществ, он горит не так чисто, как природный газ: не весь углерод и водород превращаются в двуокись углерода и воду.Вместо этого угольный дым содержит несгоревшие или полусгоревшие частицы углерода, оксида серы, оксидов азота и множество сложных органических молекул, образующихся в процессе сгорания.
У каждого из них есть свой способ причинения вреда. Давайте возьмем их по одному.
Сажа: Несгоревшие или полусгоревшие частицы угля можно отнести к категории сажи. Его внешний вид (и в значительной степени его химический состав) похож на сажу, содержащуюся в дымоходах камина: мелкий черный порошок.Сажа, которая может переносить любое количество перечисленных выше загрязнителей, вредна для легких. Но это еще более опасно, потому что он достаточно мал, чтобы попасть в кровоток при вдыхании. Это может даже оказаться в мозгу. Уголь и другое твердое топливо, используемое в домах, является основной причиной смертности от загрязнения воздуха в Индии. Известно, что в Индии сажа покрывает ледники, которые затемняют их, чтобы удерживать больше тепла от солнца и быстрее таять.
Оксид серы: При высоких температурах внутри печи сера в угле и кислород в воздухе объединяются с образованием оксида серы, который вызывает раздражение при вдыхании.Когда он соединяется с водой, он образует серную кислоту, вызывая кислотный дождь. В 1960-х и 1970-х годах серные дожди были обычным явлением в США и других странах. С тех пор на большинстве электростанций требовалось установить оборудование, которое выводит выбросы серы из дымовой трубы, но некоторое количество серы все еще ускользает в атмосферу.
Оксиды азота: Как и сера, азот в угле соединяется с кислородом воздуха с образованием смеси оксидов азота. Это раздражители и могут вызвать респираторные заболевания, например пневмонию.Оксиды азота также химически активны, что означает, что они смешиваются с другими загрязнителями в атмосфере, создавая новые, такие как озон.
Летучие органические соединения (ЛОС): При добыче угля и сжигании угля выделяются вредные углеродные соединения, которые остаются в атмосфере в виде газов. Это то, с чем оксиды азота могут реагировать с образованием озона и других загрязнителей. Эти химические вещества вредны для людей, других животных и растений.
Окись углерода: Иногда вместо соединения углерода с кислородом с образованием углекислого газа он реагирует с образованием окиси углерода — ядовитого газа.
За прошедшие годы нормативные акты на угольных электростанциях помогли сократить некоторые из этих загрязнителей. Однако индийские угольные электростанции серьезно отстают. В 2015 году правительство установило крайний срок на 2017 год для электростанций для установки оборудования, которое сократит выбросы серы и азота. Лишь немногие электростанции уложились в срок, поэтому теперь правительство продлило его до 2022 года. Эта задержка, вероятно, приведет как минимум к 26 000 преждевременных смертей и потере многих миллионов рабочих дней каждый год.
Эти скрубберы уже установлены в более развитых странах, а некоторые из них даже идут дальше. Две угольные электростанции, одна в Канаде и одна в США, теперь улавливают большую часть производимого ими углекислого газа. В обоих случаях захваченный углекислый газ закачивается в землю для добычи нефти. Как только технология станет достаточно дешевой, эмитенты смогут просто закопать углекислый газ под землей без необходимости субсидировать процесс продажей нефти.
Тем не менее, никакое регулирование не сможет полностью устранить вредные выбросы при сжигании ископаемого топлива.Их вред можно будет оставить позади, только если мы перестанем извлекать их из земли.
