Уголь

Применение

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

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

В мизерных количествах он применяется и для поделок.

Примечания

  1. ГОСТ 6217-74
  2. ↑ Водоподготовка: Справочник. // Под ред. С. Е. Беликова. М.: Аква-Терм, 2007. — 240 с.
  3. Проф. Зелинский и Садиков. Уголь как противогаз. Петроград.1918, с4-5
  4. Gomez-Serrano V., Piriz-Almeida F., Duran-Valle C.J., Pastor-Villegas J. Formation of oxygen structures by air activation. A studu by FT-IR spectroscopy // Carbon. — 1999. — V.37. — P. 1517—1528
  5. Machnikowski J., Kaczmarska H., Gerus-Piasecka I., Diez M.A., Alvarez R., Garcia R. Structural modification of coal-tar pitch fractions during mild oxidation — relevance to carbonization behavior // Carbon. — 2002. — V.40. — P. 1937—1947
  6. Petrov N., Budinova T., Razvigorova M., Ekinci E., Yardim F., Minkova V. Preparation and characterization of carbon adsorbents from furfural // Carbon — 2000. — V. 38, № 15. — P. 2069—2075
  7. Garcia A. B., Martinez-Alonso A., Leon C. A., Tascon J. M. D. Modification of the surface properties of an activated carbon by oxygen plasma treatment // Fuel. — 1998. — V. 77, № 1 — P. 613—624
  8. ↑ Saha B., Tai M.H., Streat M. Study of activated carbon after oxidation and subsequent treatment characterization // Process safety and environmental protection — 2001. — V.79, № B4. — P. 211—217
  9. Polovina M., Babic B., Kaluderovic B., Dekanski A. Surface characterization of oxidized activated carbon cloth // Carbon −1997. — V.35, № 8. — P.1047-1052
  10. Fanning P.E., Vannice M.A. A DRIFTS study of the formation of surface groups on carbon by oxidation // Carbon — 1993. — V.31, № 5. — P.721-730
  11. Youssef A.M., Abdelbary E.M., Samra S.E., Dowidar A.M. Surface-properties of carbons obtained from polyvinyl-chloride // Ind. J. of Chem. section a-inorganic bio-inorganic physical theoretical & analytical chemistry — 1991. — V. 30, № 10. — P. 839—843
  12. Arriagada R., Garcia R., Molina-Sabio M., Rodriguez-Reinoso F. Effect of steam activation on the porosity and chemical nature of activated carbons from Eucalyptus globulus and peach stones // Microporous Mat. — 1997. — V.8, № 3—4. — P.123—130
  13. Molina-Sabio M., Gonzalez M.T., Rodriguez-Reinoso F., Sepulveda-Escribano A. Effect of steam and carbon dioxide activation in the micropore size distribution of activated carbon // Carbon — 1996. — V.34, № 4. — P.505—509
  14. Bradley RH, Sutherland I, Sheng E Carbon surface: Area, porosity, chemistry, and energy // J. of colloid and interface science — 1996. — V. 179, № 2. — P. 561—569
  15. Sutherland I., Sheng E., Braley R.H., Freakley P.K. Effects of ozone oxidation on carbon black surfaces // J. Mater. Sci. — 1996. — V. 31. — P. 5651—5655
  16. Rivera-Utrilla J; Sanchez-Polo M. The role of dispersive and electrostatic interactions in the aqueous phase adsorption of naphthalenesulphonic acids on ozone-treated activated carbons // Carbon — 2002. — V.40, № 14. — P. 2685—2691
  17. ↑ Valdes H., Sanchez-Polo M., Rivera-Utrilla J., and Zaror C.A. Effect of Ozone Treatment on Surface Properties of Activated Carbon // Langmuir — 2002. — V. 18. — P. 2111—2116
  18. Pradhan B.K., Sandle N.K. Effect of different oxidizing agent treatments on the surface properties of activated carbons // Carbon. — 1999. — V. 37, № 8. — P. 1323—1332
  19. Acedo-Ramos M., Gomez-Serrano V., Valenzuella-Calahorro C., and Lopez-Peinado A. J. Oxydation of activated carbon in liquid phase. Study by FT-IR // Spectroscopy letters. — 1993. — V. 26(6). — P. 1117—1137
  20. Gomez-Serrano V., Acedo-Ramos M., Lopez-Peinado A.J., Valenzuela-Calahorro C. Stability towards heating and outgassing of activated carbon oxidized in the liquid-phase // Thermochimica Acta. — 1991. — V.176. — P.129-140
  21. Тарковская, И. А. Окисленный уголь Текст.: учеб. пособие для вузов / И. А. Тарковская; Киев: Наукова думка. 1981. — 200 с
  22. Stőhr B., Boehm H.P., Schlőgl R. Enhancement of the catalytic activiti of activated carbons in oxidation reactions by termal treatment with ammonia or hydrogen cyanide and observation of a superoxide species as a posible intermediate // Carbon. — 1991. — Vol. 26, № 6. — P. 707—720
  23. Biniak S., Szymański G., Siedlewski J., Światkowski A. The characterizaíion of activated carbons with oxygen and nitrogen surface groups // Carbón. — 1997. — Vol.35, № 12. — P. 1799—1810
  24. Boudou J.P., Chehimi M., Broniek E., Siemieniewska T., Bimer J. Adsorption of H2S or SO2 on an activated carbon cloth modified by ammonia treatment // Carbon. — 2003. — Vol. 41, № 10. — P. 1999—2007
  25. Sano H., Ogawa H. Preparation and application nitrogen containing active carbons // Osaka Kogyo Gijutsu Shirenjo. — 1975. — Vol. 26, № 5. — P.2084—2086

Классификация каменных углей

В основе классификации лежат химические и физические свойства ископаемого. Общее разделение:

  1. Бурый уголь – образовался позднее других видов. Отличается низкой температурой сгорания.
  2. Каменный – самый распространенный и используемый вид. Добывается открытым способом или в шахтах.
  3. Антрацит – наиболее древний и твердый представитель. Имеет самую большую температуру сгорания из всех видов.

Бурый уголь отличается от каменного:

  • цветом;
  • меньшим содержанием азота и углерода;
  • тем, что легче горит;
  • дает больше дыма;
  • выделяет меньше тепла.

Минерал разделяется по степени углефикации и размерам. На основе этих параметров была придумана и внедрена маркировка, отражающая характеристики конкретного сорта ископаемого. Это удобно для использования в промышленности.

Смотрите познавательный видеообзор про минерал:

По степени обогащения

Перед использованием добытую породу подвергают обработке – обогащению. Это увеличение содержания углерода за счет очищения от минеральных примесей, что повышает горючесть.

Часто применяется мокрый способ – ископаемое загружают в водную среду, в которой идет расслоение на примеси и камень. Это происходит из-за того, что минеральные добавки имеют меньшую плотность. Машины для такого обогащения называются отсадочными.

Промышленное разделение по степени обогащения минерала:

  1. Промпродукты. Используются в металлургии.
  2. Концентраты. Из них получают энергию для электростанций, отопления.
  3. Шламы – мелкая угольная пыль. Идет для нужд населения, для этого ее прессуют в брикеты.

По степени углефикации

Углефикация – процесс превращения торфа в бурый уголь или каменного – в антрацит. Это степень насыщения углеродом конкретного куска ископаемого, определяющая его свойства – горючесть, спекаемость, теплоту сгорания. Зависит от возраста – чем он меньше, тем ниже степень углефикации.

Наивысшей степенью углефикации обладает антрацит, низкой – блестящие угли марок М и Д, остальные типы относятся к средней степени.

По размерам

Добываемые ископаемые отличаются по длине и ширине (это называется фракция), потому существует классификация, где куски определенного размера имеют свое название, сокращенно обозначаемое одной буквой.

Иногда такое разделение называется сортом. Хотя используется буквенное обозначение, к маркам это не имеет отношения.

Классификация по размерам (фракциям):

Название Размер, мм
Плитный (П) Более 100
Крупный (К) 51–99
Орех (О) 25–50
Мелкий (М) 13–24
Семечко (С) 6–12
Штыб (Ш) Менее 6
Рядовой (Р) Несортированный, имеющий в составе куски разного размера

Марки каменного угля

Минерал подразделяют на марки, деление основано на составе и способности к горению:

  • длиннопламенные (Д);
  • газовые (Г);
  • газовые жирные (ГЖ);
  • жирные (Ж);
  • коксовые жирные (КЖ);
  • коксовые (К);
  • отощенные спекающиеся (ОС);
  • тощие (Т);
  • слабоспекающиеся (СС);
  • полуантрациты (ПА);
  • антрациты (А).

Каменный уголь марки Д чаще других используется в ЖКХ и энергетике благодаря следующим свойствам:

  • много летучих веществ (от 39 %);
  • мало серы (менее 0,5 %);
  • мало золы;
  • теплота сгорания 4700–5400 ккал/кг – это хороший показатель;
  • содержание воды – 15–16 %;
  • высокая теплоотдача.

Камень отличается ярким блеском, добывается на территориях Красноярского края и Хакасии.

Особенности печи, работающей на угле

Подобное устройство имеет конструктивные особенности, предполагает проведение реакции пиролиза угля. не относится к полезным ископаемым, он стал продуктом человеческой деятельности.

Температура горения угля составляет 900 градусов, что сопровождается выделением достаточного количества тепловой энергии. Какова технология создания такого удивительного продукта? Суть заключается в определенной обработке древесины, благодаря чему происходит существенное изменение ее структуры, выделение из нее избыточной влаги. Осуществляется подобный процесс в специальных печах. Принцип действия таких устройств базируется на процессе пиролиза. Печь для получения древесного угля состоит из четырех базовых компонентов:

  • камеры сгорания;
  • укрепленного основания;
  • дымохода;
  • отсека вторичной переработки.

Древесный уголь — использование для удобрения огорода

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

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

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

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

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

Химические свойства, модифицирование

Обычный активированный уголь является довольно реакционноспособным соединением, способным к окислению кислородом воздуха и кислородной плазмой, водяным паром, а также углекислым газом и озоном.
Окисление в жидкой фазе проводят целым рядом реагентов (HNO3, H2O2, KMnO4).
За счёт образования большого количества основных и кислотных групп на поверхности окисленного угля его адсорбционные и другие свойства могут существенно отличаться от неокисленного.
Модифицированный азотом уголь получают либо исходя из азотсодержащих природных веществ, либо из полимеров, либо обработкой угля азотсодержащими реагентами

Также уголь способен взаимодействовать с хлоромбромом и фтором.
Важное значение имеет серосодержащий уголь, который синтезируют разными путями
В последнее время химические свойства угля принято объяснять наличием на его поверхности активной двойной связи.
Химически модифицированный уголь находит применение в качестве катализаторов, носителей для катализаторов, селективных адсорбентов, в получении особо чистых веществ, в качестве электродов литиевых аккумуляторов.

Где можно найти значения q

Информацию о величинах удельной теплоты сгорания для конкретных видов топлива можно найти в технических справочниках или в их электронных версиях на интернет-ресурсах. Обычно они приводятся в виде такой таблицы:

Удельная теплота сгорания, q

Вещество МДж/кг Вещество МДж/кг
Торф 8,1 Дизельное топливо 42,7
Дрова 10,2 Керосин 44,0
Уголь бурый 15,0 Бензин 48,0
Уголь каменный 29,3 Пропан 47,5
Нефть 41,3 Метан 50,11

Ресурсы разведанных, современных видов топлива ограничены. Поэтому в будущем на смену им придут другие источники энергии:

  • атомные, использующие энергию ядерных реакций;
  • солнечные, преобразовывающие энергию солнечных лучей в тепло и электричество;
  • ветряные;
  • геотермальные, использующие тепло природных горячих источников.

Как посчитать количество угля на зиму

Количество угля, необходимого на обогрев дома, зависит от многих параметров:

  • от отапливаемой площади и от материала, из которого построен дом;
  • от того, как он утеплен и какие стоят окна,  насколько плотно пригнаны двери;
  • от типа отопления и вида котла, типа угля;
  • от суровости зим в вашем регионе и их средней продолжительности и т.п.

Все эти «мелочи» очень важны. Так больше всего угля понадобится для отопления кирпичного дома – на 30-35% больше, чем для деревянного аналогичной площади или дома из газобетонных блоков. На отопление хорошо утепленного дома из шлакобетона (толщина стен 45 см) площадью 90 м2 хозяева расходуют 2,5-3,5 тонны угля (1 т антрацит «орех» и две «семечко»). Отопление печное. У других на дом такой же площади, но без утепления уходит порядка 6-7 тонн.

Сколько угля нужно на зиму? Зависит от площади дома, из чего он построен, как утеплен, от типа котла и еще от многих факторов

Хозяева 2-3 комнатных квартир в том же регионе на «прокорм» твердотопливным котлам покупают 1,5-2 тонны. В другом регионе для отопления деревянного дома 80 м2 из бруса покупают по 5 тонн угля и дров, но зимы у них суровые – до -40оС полтора месяца и остальное время -20оС.

Чтобы определиться, на сколько хватит тонны угля именно вам, рекомендуют купить несколько мешков выбранной марки (причем в том месте, где планируете закупать) и смотреть, сколько его требуется в сутки для поддержания комфортной температуры. Учтите «забортную» температуру и сравните ее со средней на протяжении зимы. По результатам делайте выводы. Если топите вы первый год, постарайтесь взять с некоторым запасом. Если останется – не беда, он не теряет своих свойств (если только вы не купили бурый уголь), а вот если не хватит – это уже неприятно.

Примечания

  1. Михаил Гельфанд. . Элементы.ру.
  2. Запасы углей стран мира / Железнова Н. Г., Кузнецов Ю. Я., Матвеев А. К., Череповский В. Ф., М.: Недра, 1983. — С.128
  3. Пригоровский М. М. Ископаемые угли СССР // Наука и жизнь : журнал. — 1935. — Январь (№ 1). — С. 24.
  4. Understanding Energy and Energy, Timothy F. Braun and Lisa M. Glidden 2014
  5.  (недоступная ссылка). Дата обращения 23 марта 2009.
  6. Дрёмов, Алексей Викторович. Обоснование рациональных параметров обеспыливания в комбайновом проходческом забое : диссертация кандидата технических наук : 05.26.01; . — Москва, 2010. — 148 с
  7. Кузьмичёв А. С. ред. «Справочник по борьбе с пылью в горонодобывающей промышленности» М.: Недра, 1982. — 240с.
Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector