Твердое топливо.

Ископаемое твердое топливо (за исключением сланцев) является продуктом разложения органической массы растений. Самое молодое из них – торф – представляет собой плотную массу, образовавшуюся из перегнивших остатков болотных растений. Следующими по возрасту идут бурые угли – землистая или черная однородная масса, которая при хранении на воздухе окисляется и рассыпается в порошок. Затем идут каменные угли – более прочные и менее пористые. Антрациты – наиболее старые и твердые угли, на 93 % состоят из углерода.

Торф. В республике Беларусь разведано более 9000 торфяных месторождений общей площадью в границах промышлен­ной глубины их залегания 2,54 млн га и первоначальны­ми запасами торфа 5,65 млрд т. К настоящему времени оставшиеся геологические запасы оцениваются в 4,3 млрд т, что составляет 75 % первоначальных. Основ­ные запасы торфа залегают в месторождениях, используе­мых сельским хозяйством или отнесенных к природоохранным объектам. Ресурсы торфа, включенные в разрабатываемый фонд, оцениваются в 260 млн т, что составляет 6 % оставшихся запасов.

Приведенные данные свидетельствуют, что республика располагает значительными запасами торфа. Однако без пересмотра направлений применения имеющихся ресур­сов использование торфа для энергетических целей не­реально.

Основным потребителем торфяных брикетов является население. Учитывая имеющиеся ресурсы торфа и то, что брикеты — достаточно дешевый вид топлива, можно гово­рить о целесообразности поддержания их производства на достигнутом уровне.

Бурые угли. В неогеновых отложениях Беларуси извест­но три месторождения бурых углей (Житковичское, Бри-невское и Тонежское) с общими запасами 151,6 млн т. Бурые угли - низкокалорийные, поэтому пригодны в основ­ном для использования как коммунально-бытовое топливо после брикетирования совместно с торфом. Разработка угольных месторождений в ближайшей перспективе не ре­комендована Республиканской экологической комиссией, поскольку при современном уровне развития технологий их энергетического использования возможный экологический ущерб значительно превысит возможные выгоды замеще­ния экспортируемых энергоресурсов.

Основная масса каменного угля идет на выработку электроэнергии, часть использует металлургия, отопление зданий. В качестве твердого топлива могут использоваться брикеты – механическая смесь угольной и торфяной мелочи со связующими веществами, спрессованная под давлением в специальных прессах.

Собственно горючими в органическом топливе являются углерод, водород и сера. Чем выше содержание углерода в топливе, тем больше выделяется теплоты при его сгорании. С увеличением возраста топлива содержание углерода увеличивается (от 40 % у древесины до 93 % у антрацита), а водорода – уменьшается (от 6 до 2 %). Кислород содержится в виде сложных органических соединений. Чем больше кислорода, тем меньше выделится теплоты при сгорании единицы массы топлива. С увеличением возраста топлива содержание кислорода уменьшается от 42 % у древесины до 2 % у антрацита.

Добыча каменного угля проводится двумя способами: в открытых карьерах и шахтным методом (на глубине от сотен метров до нескольких километров). Открытая добыча ведет к нарушению и полному разрушению тысяч гектар почвы, необходима их рекультивация. Открытая добыча угля ведет к понижению уровня грунтовых вод.

В открытых карьерах дешевле. Так в России добыча открытым способом составляет 64%, и за ближайшие 20 лет возрастет до 75%. При этом будет происходить существенное увеличение глубины разработки. В настоящее время глубина 50-150 м, планируется до 250, максимально - 450-500м.

Шахтная добыча угля. Более дорогая. При этом извлекается только около 50% угля. Она сопровождается крупномасштабным строительством подземных сооружений. В силу этого поверхность Земли становится неустойчивой, а весь район добычи – непригодным для проживания. Обязательным условием в начале добычи является дегазация шахт, всей углепородной толщи. Помимо каменного угля при его добыче извлекается большое количество других компонентов, непригодных для использования при производстве электроэнергии. При этом возникает необходимость отчуждения территории под складирование таких пустых пород.

К экологическим проблемам, связанным с добычей угля в шахтах относится и отрицательное воздействие на людей - гибель шахтеров в результате аварий, взрывов газов. Развитие профессионального заболевания - антракноза легких, когда легкие обрастают фиброзной тканью, становится затруднительным дыхание. Так этой болезнью в США в 1947г. страдали 400 000 чел., в 1982 - 220 000.

После добычи угля в зависимости от качества его измельчают до более мелких компонентов или до угольной пыли и транспортируют к конечному потребителю (проблема при транспортировке – пыль).

Дальнейшие экологические проблемы связаны с процессом использования угля, с его сжиганием. При сжигании каменного угля выделяется большое количество оксидов серы, азота, углерода, золы. Поступающие в атмосферу оксиды углерода (СО₂) способствуют возникновению парникового эффекта, оксиды азота и серы, - кислотных дождей. Причем при сгорании бурого угля в атмосферу выделяется в три раза больше оксидов серы, чем при сгорании каменного. 1 т каменноугольной золы содержит 200 гр свинца, 400 гр урана, по 500 гр германия и мышьяка, 700 гр никеля (Бондарев Л.Г. 1984)

При полном сгорании углерода образуется относительно безвредный диоксид углерода и выделяется 32,8 МДж теплоты на 1 кг углерода. При неправильной организации процесса горения (обычно при недостатке воздуха) продуктом сгорания является более токсичный угарный газ и выделяется всего 9,2 МДж теплоты. Отравляющее действие угарного газа основано на его способности легко соединяться с гемоглобином. В результате образуется соединение, блокирующее поступление кислорода в кровь.

При сгорании серы образуются ядовитые соединения: серный и сернистый ангидриды, загрязняющие атмосферу. Сернистый газ вызывает у человека кашель, насморк, головокружение. При длительном воздействии может вызвать удушье, бронхит, возможны поражения печени и кровеносной системы.

Соединения азота составляют 1-2 % от массы сухого вещества твердого топлива, при сгорании которых образуются сильно токсичные оксиды азота. Они обусловливают выпадение кислотных осадков.

Горючие сланцы - это осадочная порода, которая на 35-40% состоит из органического дегтеподобного вещества - керогена, и на 60-65% – из глины и известняка. Теплотворная способность приблизительно равна теплотворной способности бурого угля. В Эстонии данное топливо используется в качестве топлива на тепловых электростанциях. Кроме того, существует способ получения синтетической нефти из горючих сланцев. При нагревании сланцев, которые предварительно дробятся, до 600 ˚С, кероген выделяет пары, которые могут быть сконцентрированы в сырую нефть. Запасы нефти в сланцах огромны (США - 600 млрд. баррелей). В настоящее время производить нефть таким способом дорого – 48$ за баррель. Пока не выгодно, но при истощении запасов нефти может быть использован данный способ ее получения.

Горючие сланцы. Прогнозные запасы горючих слан­цев оцениваются в 11 млрд т, промышленные - 3 млрд т. По своим качественным показателям белорусские горю­чие сланцы не являются эффективным топливом из-за вы­сокой их зольности и низкой теплоты сгорания. Они требуют предварительной термической переработки с вы­ходом жидкого и газообразного топлива. Стоимость полу­чаемых продуктов выше мировых цен на нефть.

Дата добавления: 2015-11-26