Чем отличаются различные виды угля
Чем отличаются различные виды угля
Первый параметр, который говорит про качество – удельная теплота сгорания. Он отображает объём выделяемого тепла при сжигании единицы топлива.
По стандарту измерение производится в Ккал/кг. Наименьшую отдачу тепла показывают бурые угли (максимум 4500 Ккал/кг). Самыми жаркими считаются коксующие угли (почти 8700 Ккал/кг) и антрациты (8600 Ккал/кг).
Специалисты не советуют применять коксующее топливо в работе бытовых агрегатов, так как оно рассчитано на повышенные температуры, а применять антрациты необходимо с осторожностью.
Второе – количество зольного остатка. И это главный показатель качественного угля, зависящий от объёма негорючих примесей в топливе. Мало примесей – мало и золы, а тепла отдаётся больше. Зольность обозначается в процентах.
Чем ниже значение, тем высококачественнее уголь. Марки высокого сорта характеризуются зольным остатком до 25 %, низкого сорта – 40 % и выше. От данного параметра напрямую зависит и частота чистки печки. Логично, что чем больше отходов остаётся после сжигания угля, тем чаще владельцу придётся чистить его. Ко всему, некоторая часть шлака оседает на трубах, которые также необходимо будет очищать
Третье – содержание влаги, которое может быть поверхностным и внутренним.
В первом случае влажность исчезает при сушке на воздухе, во втором – лишь во время сжигания.
Таким образом, чем выше процент содержания влаги в угле, тем меньше получится объём тепла на обогрев.
Так же это чревато спеканием угля в топке. На моментальную сушку уйдёт огромное количество энергии. Иногда оценить влажность можно на глаз. Смерзание топлива, когда небольшие фракции слипаются или слёживаются, говорит о большом содержании воды.
В большинстве случаев применяется в отоплении Энергетики и для марок котлов Heiztechnik не подходит
Антрацит наряду с бурым углем, одновременно является и видом, и маркой. Это уголь с самой высокой степенью углефикации. Он считается лучшей энергетической разновидностью.
Цвет у антрацита черный или темно-серый, блеск металлический, реже матовый. Структура у материала однородная, плотность высокая. Этот уголь проводит электрический ток, обладает слабыми магнитными свойствами. При сгорании антрацита образуется много тепла; дыма и пламени при этом почти нет.
Антрацит используется в основном как промышленное топливо для ТЭС и предприятий. Подходит он и для домашних котлов. Но топка в этом случае должна быть большого объема, оборудованная поддувом. Иногда для розжига антрацита используют угли марки Д (длиннопламенный) и ДГ (длиннопламенный газовый).
В последние десятилетия сфера применения антрацита заметно расширилась. Из него делают электроды, полупроводники, фильтры, порошок для микрофонов. Но запасы этого полезного ископаемого небольшие, всего 3% от всего количества угля.
Большую часть антрацита добывают в глубоких шахтах, что увеличивает его себестоимость. Основные угольные бассейны России, где добывают антрацит: Горловский, Кузнецкий, Тунгусский и Таймырский. Порода, которую добывают в Горловском угольном бассейне, славится своим высоким качеством.
Антрацит – довольно дорогая марка угля. Но она дает много тепла, поэтому себя окупает. Подробнее об этом материале вы можете прочитать в нашей статье
Самая высокая степень углефикации; проводит электрический ток; обладает слабыми магнитными свойствами; при сгорании образуется много тепла; дыма и пламени при этом почти нет
Цвет: черный или темно-серый
Блеск: металлический, реже матовый
Структура: однородна
Чем отличаются различные виды угля?
Без использования угля многие отрасли промышленности просто невозможны. Первая и главная отрасль — это теплоэнергетика. Без угля не будет тепла в домах, невозможна будет работа металлургических комбинатов… Для обывателя уголь — это просто уголь. Хотя видов угля существует несколько. Все они отличаются один от другого. Все различия проистекают от состава.
Виды угля
Степень использования угля
Бурый уголь у нас почти не используется как топливо. Все из-за низкой температуры сгорания. Но небольшие котельные, из-за низкой стоимости угля, все же используют его весьма активно. Есть еще и другая сфера применения бурого угля. Благодаря развитию современных технологий стало возможным извлекать из этого вида угля разнообразные полезные вещества, содержащиеся в его составе.
Каменный уголь как топливо используется чаще всего. Но применение его как топлива — не единственно возможный способ использования. Результатом производства кокса из этого вида угля является образование химических веществ. А на их основе изготовляют пластмассу, лаки, удобрения… Перспективное направление использования угля — это получение жидких видов топлива.
Антрацит тоже довольно широко используется как топливо. При его сгорании выделяется много тепла при минимальном выделении дыма. Кроме топливной отрасли, этот вид угля нашел свое место и в других отраслях. Это происходит благодаря тому, что антрацит хорошо проводит электрический ток и обладает низким выходом летучих веществ (в составе антрацита, как упоминалось выше, их очень мало).
Оказывается, что уголь углю рознь. И каждый вид угля подходит не только для того, чтобы служить топливом, но и для того, чтобы использоваться в различных отраслях промышленности.
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%.
При 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 Минусинского и Кузнецкого угольных бассейнов.
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 в Якутии: его запасы составляют порядка 2,2 млрд т. Ещё одно месторождение – Элегестское (Тува) – обладает запасами в около 20 млрд т.
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 — 8100-8350 ккал/кг. Выход летучих веществ колеблется от 3 до 4 %.
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.
Разновидности природного угля
Виды угля
Уголь, как и нефть и газ, представляет из себя органическое вещество, которое подвергалось медленному разложению под воздействием биологических и геологических процессов. Основой образования угля являются растительные остатки.
В зависимости от того, какие были преобразования и от удельного количества углерода различают четыре типа угля: бурый уголь (лигниты), каменный уголь, антрациты и графиты. В западных странах имеет место несколько иная классификация — лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли, антрациты и графиты, соответственно.
Антрацит
Этот уголь самый глубоко прогревавшийся из ископаемых углей, имеет наиболее высокую степень углефикации. Выделяется от остольных большой плотностью и блеском. Содержит 95 % углерода. Используется в качестве твердого высококалорийного топлива (теплотворность 6800—8350 ккал/кг). Имеют наибольшую теплоту сгорания, но плохо воспламеняются. Его образование происходит из каменного угля из-за повышения давления и температуры на глубине порядка 6 километров.
Каменный уголь
Представляет собой осадочную породу, это продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). По своему химическому составу представляет из себя смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а такжевключает в себя большое количество минеральных примесей, при сжигании угля которые образуют золу. Содержится углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 % до 95 %.В нем содержится до 12 % влаги (3-4 % внутренней), благодоря этому каменный уголь имеют более высокую теплоту сгорания. Содержит до 32 % летучих веществ, благодоря чему хорошо воспламеняются. Образуются из бурого угля на глубине 3 километров.
Бурый уголь
Это твердый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, он содержит 65—70 % углерода, окрашен в бурый цвет, самый молодой из ископаемых углей. Его используют в качестве местное топливо и как химическое сырье. Содержат в себе много воды (43 %), и из-за этого имеют низкую теплоту сгорания. По мимо этого, 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 километра.
Уголь. Виды и отличия. Процесс образования и добыча. Особенности
Уголь – полезное ископаемое органического происхождения, являющееся осадочной породой. Используется в качестве топлива, а также как сырье для химического производства.
Процесс образования
Ископаемое является остатком древних растений. По мере отмирания они скапливались толстым слоем, и постепенно засыпались грунтом. Со временем отходы растительности оказались погруженными под почву на большую глубину, где в условиях воздействия высокой температуры без доступа кислорода превратились в уголь.
Для формирования угля важно, чтобы отмершие части растений не успели разложится бактериями. В большинстве случаев это невозможно. Такие условия создаются только в болотистой местности, бедной кислородом, или если отложения были захоронены наслоениями, такими как сели и т.д.
Для формирования угля необходимы специальные условия. Если погребенные отложениями остатки растений в определенный момент выделят кислоты, то они уничтожат бактерии. Как следствие из сырья образуется торф или сапропель. Под воздействием давления и температуры, со временем те перейдут в стадию угля.
Большинство месторождений угля образовались из лесов, которые росли 400 млн. лет назад. В тот период обилие зеленой массы на планете достигало своего пика. Омертвелая древесина и папоротники не успевали перерабатываться бактериями, а сразу же засыпались новыми порциями органики. В истории Земли бывали периоды, когда баланс между растительностью и микроорганизмами, занятыми их переработкой, был идеальным. В это время образования угля не проходило.
Способы добычи угля, их отличия
Добыча осуществляется открытым и шахтным способом. В первом случае ископаемое собирается в угольных разрезах, представляющих собой карьер. Такой метод добычи выбирается, если глубина залегания ископаемого не превышает более 100 м. Чтобы начать сбор угля в этом случае, снимается верхний слой грунта, песок, глина и каменная порода до верхних слоев угля. Далее ископаемое перегружается ковшами в грузовой транспорт и поднимается наверх. По мере разработки разреза его глубина увеличивается. При ведении добычи открытым методом происходит существенный выброс черной угольной пыли. Она достаточно легкая, поэтому поднимается в воздух и укрывает все вокруг на десятки километров. Это особенно заметно зимой, когда пыль ложится на белый снег.
В мире преобладает шахтный способ добычи угля. Это связано с тем, что его запасы залегают гораздо глубже, чем 100 м. В России самые глубокие угольные шахты опускаются под поверхность на 1200 м и больше. При этом способе разработки месторождения под землей пробуриваются тоннели прямо в угольные залежи. Добываемый уголь при этом доставляется на поверхность вагонетками или другими подъемными механизмами. Этот метод добычи более щадящий для экологической ситуации. Его недостаток в том, что при добыче тоннельным способом порядка 40% запасов угля поднять невозможно, так как в противном случае произойдет обвал.
Виды угля
Различают следующие виды угля:
Они отличаются по внешнему виду, химическим и физическим качествам, поэтому имеют разную ценность как сырья или топлива. Самый дешевый это бурый уголь, а ценный – антрацит.
Бурый
Это самый молодой вид угля, возраст которого составляет 50 млн. лет. Он является переходной стадией между торфом и каменным углем. То есть, со временем он перейдет на следующий этап, а потом постепенно превратиться в антрацит.
Ископаемое получило свое название по причине характерного бурого цвета. Внешне оно похоже на старую коричневую древесную кору. Для этого угля характерно содержание углерода порядка 50%. В его составе много воды, минеральных примесей и летучих веществ. Как следствие он очень хорошо горит, дает много дыма с едким запахом, но выделяет меньше всего тепла среди всех видов угля.
Бурый уголь принято разделять на марки, в зависимости от содержания в нем влаги. Чем она выше, тем больше воды:
При сгорании бурого угля в зависимости от его марки выделяется тепла в районе 4000-5500 ккал\кг, что совсем немного в сравнении с каменным или антрацитом. Недостаток такого топлива еще и в том, что при высыхании оно начинает растрескиваться. В результате это сопровождается уменьшением фракции кусков. Чем они мельче, тем быстрее прогорают.
Глубина залегания бурого угля до 1 км. По этой причине его добыча сопровождается самыми низкими затратами, однако этот вид топлива не ценится. От него много дыма с характерным едким запахом, к тому же тепла не так много, и остается масса золы.
Каменный
Это более ценный уголь, возраст которого составляет около 350 млн. лет. То есть, когда-то он был бурым, но пролежав 300 млн. лет в том виде более уплотнился и созрел.
За счет уплотнения и созревания для каменного угля характерен низкий процент содержания влаги, всего 5-6%. Самое главное, что доля в нем углерода доходит до значения 75-95%. Это ископаемое горит лучше бурого угля и дает при этом много тепла – 5500-7500 ккал\кг.
Различают марки каменного угля:
Они отличаются по теплоте сгорания, а также содержанию летучих веществ. Так, у распространенных марок этот показатель составляет 30-50%. Причем это считается много. Для сравнения у марки Т, это значение составляет всего 13%. Лучшим всего источником тепла среди каменных углей является кокс. Он дает теплоты больше чем 8 тысяч ккал/кг.
Антрацит
Антрацит – это конечная стадия формирования угля. Он является самым выгодным в плане сжигания для получения тепла. Отличить его от черного каменного угля можно по характерному металлическому блеску. Хотя он и содержит мало воды, но обладает хорошей электропроводностью. Объем в нем влаги всего 1-3%.
Антрацит содержит около 94% углерода. Теплота его сгорания 8100-8350 ккал/кг. При этом выброс в атмосферу летучих веществ составляет от 3 до 4 %. Таким образом, этот вид топлива наиболее экологичный. При его сжигании выделяется меньше всего едкого дыма.
Стоит отметить, что антрацит все же не является идеальным горючим. Дело в том, что чтобы он воспламенился, требуется его нагреть до температуры порядка 600-700˚С. Для этого нужно немало дров, чтобы образовать много жара, или же использовать перед ним бурый или каменный уголь.
После воспламенения антрацит почти не дает запаха и дыма. Это дорогой редкий вид угля. Чаще всего в мире он залегает на глубине больше 6 км. Таким образом добывать его сложно и дорого. По последним подсчетам установлено, что доля антрацита в мире составляют всего 3% от общих запасов всего твердого топлива.
Определение качества угля по зольности
Основное назначение угля это сжигание. За счет этого работают тепловые электростанции, котельные, доменные печи, сталелитейные предприятия и т.д. Топливо оценивается не только по тому, сколько оно даст тепла, но и по зольности. Это показатель отображает – как много золы останется после прогорания угля.
Зольность угля измеряется в процентном соотношении от изначального веса топлива. То есть, чтобы ее определить, необходимо взвесить его, а после прогорания собрать всю золу, и также узнать ее массу. Существует закономерность, что чем выше зольность, тем ниже температура сгорания угля.
Виды угля, у которых наблюдается зольность в районе 25%, относятся к высокому сорту. Низкосортный имеет показатель зольности больше, чем 40%. Это характерно для бурого угля.
Что такое древесный уголь
Помимо ископаемого угля существует древесный. Это также материал на основе углерода, но образованный без нахождения растительных отходов под давлением десятки и сотни миллионов лет. Это также горючее, которое образовывается в результате пиролиза древесины. Такой процесс происходит достаточно просто. Древесина зажигается, а после возгорания к ней перекрывается доступ воздуха. В результате органические вещества разлагаются, а вода испаряется.
Образованные в результате пиролиза угли отличаются присутствием капилляров, которые сохранились из древесины. За счет них материал очень хорошо разгорается в дальнейшем. В целом древесные угли ценятся за то, что просто разжигаются, почти не дают дыма, запаха, а главное способны гореть при температуре 1100°C.
Это доступная альтернатива ископаемому углю. Сделать его моно даже в домашних условиях. С давних пор его использовали для разжигания кузнечного горна, сейчас же он больше применяется для барбекю и мангалов. На нем можно без проблем готовить пищу, чего нельзя сказать об ископаемых углях.
Древесные угли можно сделать своими руками. Для этого необходимо выкопать глубокую яму с ровными отвесными стенами. В ней разжигается костер. По мере разгорания его нужно закладывать новыми дровами до самого верха. Как только вся древесина воспламениться, яму следует забросать грунтом. В результате отсутствия поступления воздуха дерево превратится в древесные угли.
Древесные угли используют и в медицине. Это так называемый активированный уголь. Он принимается перорально для впитывания токсинов. При попадании угля в организм, его поры поглощают влагу вместе с отравляющими веществами.