Szén | |
---|---|
| |
Ásványok | szén , szennyeződések |
Csoport | üledékes kőzetek |
Fizikai tulajdonságok | |
Szín | fekete, szürke, barna |
Keménység | különböző |
Radioaktivitás | különböző GRAPI |
Elektromos vezetőképesség | különböző |
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon |
A szén (fosszilis szén) üledékes kőzet , ásvány , a vegyipar és nem csak az ipar legértékesebb tüzelőanyaga és nyersanyaga . A szén nemzetközi elnevezése a lat. carbō – „szén”.
A fosszilis szén spórákból , mohák , páfrányok és más ősi növények epidermiszének részeiből (350-250 millió évvel ezelőtt) keletkezett - sovány szénből, antracitból , kokszosodásból , alacsony csomósodásból, gázból, hosszú lángból és más szénfajokból. . Aztán volt egy karbonmentes időszak; majd barnaszén , szapropel , tőzeg magasabb hőmérséklet hatására és oxigénhez való hozzáférés nélkül , illetve korábban, a szénmentes időszak előtt mikroorganizmusok jelenléte nélkül keletkezett.[ pontosítás ] famaradványok feldolgozása.
A fa után a szén volt az első ember által használt fosszilis tüzelőanyag . Egy kilogramm ilyen típusú tüzelőanyag elégetése 3400-7200 kcal energiát tesz lehetővé [ 1 ] . 1960- ban a szén adta a világ energiatermelésének mintegy felét, 1970 -re pedig az egyharmadára esett vissza.
A szenet koksz előállításához használják húzóanyagként , és anilinfestékeket is nyernek a szénből [2]
A Föld geológiai múltjában különböző időpontokban és különböző helyeken voltak olyan növények, amelyek egy része fokozatosan kimosódott az alföldre , szénfelhalmozódást képezve. Ahogy nőtt felettük a talajréteg , úgy nőtt a nyomás is . A hőmérséklet is emelkedett, ahogy csökkent. Ilyen körülmények között a növényi anyag védve volt a biológiai lebomlástól és az oxidációtól . A hatalmas lápvidékeken a növények által megkötött szenet végül üledékek borították és mélyen betemették. Magas nyomás és magas hőmérséklet hatására az elhalt növényzet fokozatosan szénné alakul. Mivel a szén főként szénből , hidrogénből és oxigénből áll, a növényi maradványok szénné alakítását karbonizációnak nevezzük . Ugyanakkor a szénmolekulákban csökken a hidrogén- és oxigénatomok száma, és nő a szén mennyisége.
A szén olyan körülmények között képződik, ahol a rothadó növényi anyag gyorsabban halmozódik fel, mint ahogy azt bakteriálisan le lehet bontani . Ehhez az ideális környezet a mocsarakban jön létre , ahol a pangó , oxigénszegény víz megakadályozza a baktériumok létfontosságú tevékenységét, és ezáltal megóvja a növényi tömeget a teljes pusztulástól. A folyamat egy bizonyos szakaszában a felszabaduló savak megakadályozzák a további bakteriális aktivitást . Tehát van szapropel és tőzeg - a kezdeti termék a szén kialakulásához. Ha ezután más üledékek alá temetik , akkor a tőzeg összenyomódik, és vizet és gázokat veszítve szénné alakul.
A szén képződéséhez a növényi tömeg bőséges felhalmozódása szükséges. Az ókori tőzeglápokban a devon korszaktól ( kb. 400 millió évvel ezelőtt) felhalmozódott a szerves anyag , amelyből oxigénhez való hozzáférés nélkül fosszilis szén keletkezett. A legtöbb kereskedelmi fosszilis szénlelőhely ebből az időszakból származik, bár léteznek fiatalabb lelőhelyek is. A legősibb szenek korát körülbelül 300-350 millió évre becsülik [3] . Volt egy szénmentes időszak, amikor a szén felhalmozódása körülbelül 50 millió évre leállt.
A karbon széles, sekély tengerei ideális feltételeket biztosítottak a szénképződéshez , bár a szenet a legtöbb geológiai korszakból ismerik. Kivételt képez a perm-triász kihalási esemény során kialakult szénrés, ahol ritka a szén. A prekambriumi rétegekben található szén, amely megelőzi a szárazföldi növényeket, feltehetően algák maradványaiból származik.
A földkéreg mozgása következtében a szénvarratok felemelkedést és gyűrődést tapasztaltak. Az idők során a megemelt részek erózió vagy spontán égés következtében megsemmisültek , míg a lesüllyesztett részek széles sekély medencékben maradtak fenn, ahol a szén legalább 900 méterrel a földfelszín felett van. A viszonylag kis széntelepek kialakulása néha a földfelszín azon területeivel függ össze, amelyekre bitumenes tömegeket öntöttek ki, mint például a Hat Creek-nél.( Kanada ), a szénvarratok teljes vastagsága eléri a 450 m [4] és több métert.
A szén az olajhoz és a gázhoz hasonlóan szerves anyag, amely biológiai és geológiai folyamatok során lassan lebomlott. A szénképződés alapja a bitumenes tömegek és kisebb részben (nem ipari tartalékok) a növényi eredetű szerves maradványokból. Az átalakulás mértékétől és a szén fajlagos szénmennyiségétől függően ennek négy típusát különböztetjük meg: barnaszenet ( lignit ), bitumenes szenet , antracit és grafitot . A nyugati országokban kissé eltérő osztályozás történik - lignitek , szubbitumenes szének , bitumenes szének, antracitok és grafitok.
Eredetük szerint a szenet humuszra ( magasabb növények maradványaiból : fa, levelek, szárak stb.) és szapropelit szénekre ( alacsonyabb növények , főleg algák maradványaiból) osztják [5] .
Az antracit a legmélyebben felhevült fosszilis szén a keletkezésénél, a legmagasabb fokú koalizációs szén, a T-szén után, a széntől a grafitig átmeneti forma . Nagy sűrűség és fényesség jellemzi. 95% szenet tartalmaz. Grafitelektródák és -tömbök gyártására használják alumínium és más iparágak számára. Ennek a legmagasabb a fűtőértéke, de nem gyullad jól. A legősibb szénből keletkezik, amelynek nyomása és hőmérséklete körülbelül 6 kilométeres mélységben nő.
Kémiai összetétele szerint a szén nagy molekulatömegű policiklusos aromás vegyületek keveréke, nagy tömeghányadú szénnel , valamint víz és illékony anyagok kis mennyiségű ásványi szennyeződésekkel, amelyek a szén elégetésekor hamut képeznek . A fosszilis szenek összetevőik arányában különböznek egymástól, ami meghatározza égéshőjüket. A szenet alkotó számos szerves vegyület karcinogén tulajdonságokkal rendelkezik.
A kőszén széntartalma minőségétől függően 75% és 95% között van. Legfeljebb 12% nedvességet (3-4% belsőt) tartalmaznak, ezért magasabb a fűtőértékük a barnaszenekhez képest. Akár 32% illékony anyagot tartalmaz, aminek köszönhetően jól meggyullad. Barnaszénből képződik körülbelül három kilométeres mélységben.
A barnaszén tőzegből képzett szilárd kövületi szén , 65-70% szenet tartalmaz , barna színű, a legfiatalabb a fosszilis szén közül. Helyi tüzelőanyagként, valamint vegyi alapanyagként használják. Sok vizet tartalmaz (43%), ezért alacsony a fűtőértéke . Ezenkívül nagyszámú illékony anyagot tartalmaz (akár 50%). Elhalt szerves maradványokból képződnek a terhelés nyomása és a megemelt hőmérséklet hatására egy kilométeres nagyságrendű mélységben.
Összetétele és eredete szerint a szén más fajtáit is megkülönböztetik : alginit , algohelit , algokollinit , attroszeminit , bohed , vitren , vitrinit , jet , gelit , helitit , helitolit , humit , humolit , tíze , duren , durit ,, , cardif , kaustobiolite , кеннель , кларен, коллинит , коллоальгинит , коллоальголит , коллосеминит , коллофюзинит , кольм , ксилен , ксилинит , ксилоаттрит , ксиловитрен , ксилодесмит , кульм , кутинит , лейптинит , лигнит , лигнитит , липоид , липоидолит , липоидотит , липтобиолит , литотип , лопинит , метантрацит mikrinite , mixtogumitis , mixtogumitis , mixtinite , parenchitis , féligdancia , gumi , saprogumolit , szapropolitika , sapropelitis , szemantinisz , szeminitrinis , félig , félig , félig , félig , félig , félig , félig , félig , félig , félig , félig , félig , félig . _ _ _ _ _ , telosimenit , telofusinit , ultradurén , ultraklarén , fellinit , viterális , fuse ene , fuzenit , fuzenolit , fuzinit , fuzit , fuzitit , keremkhit , exinit , elektromos szén , yumit és mások.
A szénbányászat módszerei az előfordulás mélységétől függenek. Szénbányákban a fejlesztést nyíltan végzik , ha a széntelep mélysége nem haladja meg a száz métert. Gyakoriak azok az esetek is, amikor a szénbánya egyre mélyülő mélyülésével további előnyös a földalatti széntelep kialakítása. A bányákat nagy mélységből nyerik ki . Az Orosz Föderáció legmélyebb bányái alig több mint ezerkétszáz méterről termelik ki a szenet. A hagyományos bányászati termelés során a szén körülbelül 40%-át nem nyerik ki. Az új bányászati módszerek – longwall – alkalmazása lehetővé teszi több szén kitermelését [6] .
A szén mellett a széntartalmú lelőhelyek sokféle geoforrást tartalmaznak, amelyek fogyasztói jelentőséggel bírnak. Ezek közé tartoznak az építőipar nyersanyagaként használt kőzetek, a talajvíz , a szénágyas metán , a ritka és nyomelemek, beleértve az értékes fémeket és vegyületeiket. Például néhány szén germániummal dúsított .
A globális fosszilis széntermelés 2013-ban 8254,9 millió tonnával tetőzött. 2021 októberében a szén ára Kínában elérte az 1982 jüant ~302 dollár/tonnát a globális gáz- és szénhiány következtében. [7]
Ország | Szén | Barnaszén | Teljes | % |
---|---|---|---|---|
USA | 108501 | 128794 | 237295 | 26,62% |
Oroszország | 49088 | 107922 | 157010 | 17,61% |
Kína | 62200 | 52300 | 114500 | 12,84% |
Ausztrália | 37100 | 39300 | 76400 | 8,57% |
India | 56100 | 4500 | 60600 | 6,80% |
VILÁG | 403199 | 488332 | 891531 | 100 |
A legtöbb kutató egyetért abban, hogy Oroszországban az aktív kutatómunka a 17-18. század fordulóján kezdődött. I. Péter egyik hadjárata során a Donyec-medence környékén érctelepeket fedeztek fel . 1700-1711- ben megalakult a Bányászati Ügyrend , 1719-ben a Berg Collegium , amely az ország bélrendszerének tanulmányozását irányította [9] . Ezzel párhuzamosan új üzemek építése zajlott, ami serkentette a Donyecki és Kuznyecki medence fejlődését [10] [11] [12] [13] .
A Transzszibériai Vasút megépítése jelentős hatással volt a szénipar fejlődésére , ami hozzájárult az ország szénközpontjainak keletre tolódásához. Az oroszországi széntermelés már 1896-ban elérte az 569 millió pudot (9,1 millió tonnát), ezzel az ország a hatodik a világon [14] [10] [15] [16] . 1913-ra ez a szám elérte a 36,1 millió tonnát, amelynek 80%-a szén, 16,4%-a antracit volt . Az októberi forradalom után a széntermelés visszatért a 19. század végi szintre. Az 1922-ben bányászott 11,3 millió tonna szén nem volt elég az ipar zavartalan működéséhez. A felgyorsult iparosítás felé vezető út azonban a széntermelés évi 160-170 millió tonnára való növelését irányozta elő az első ötéves terv végére, 1933-ban [9] [17] .
A Nagy Honvédő Háború alatt 167 akna üzembe helyezése és 13 darab 90 millió tonnás kapacitású vágás után az ipar termelékenysége folyamatosan nőtt. Az ország 1958-ban először került a világ élvonalába a széntermelést tekintve - 493,2 millió tonna, a széntermelés 30 év elteltével érte el a csúcsot, 771,8 millió tonnát, amivel a Szovjetunió a világ harmadik országa lett a 493,2 millió tonnás széntermelés után. USA és Kína [9] [18 ] [19] .
Ennek ellenére a berendezések fokozatosan elavultak, a munkavédelem nem felelt meg az új szabványoknak, ezért 1989- ben Mezhdurechenskben megkezdődtek a bányászsztrájkok . Az 1990-es években az ipar szerkezetátalakítása és a bérek késése további stagnáláshoz vezetett a széniparban [20] [21] . A kormány azonban továbbra is megtartotta az energiaforrások árait, mivel azok növekedése azzal fenyegetett, hogy egyes ipari termékek ára akár 17-szeresére is emelkedhet. Az ipart 1992-1993-ban nyújtott támogatások 5-6 milliárd dollárt tettek ki, bár a szektorban működő vállalkozásoknak csak 6,3%-a dolgozott nyereséggel, és a berendezések nagy része nagyon elavult volt [22] [23] [24] [25] . Az ipar modernizálása érdekében a hatóságok legalább 90 bánya bezárását tervezték, de több mint 1800 vállalkozást felszámoltak [26] . A moszkvai régióban gyakorlatilag leállt a termelés, a Kuzbassban és a Távol-Keleten - 39%-kal, az Urálban - felére csökkent [21] [27] . A világpiac 2010-re történő fellendülése hozzájárult ahhoz, hogy az országban a termelés 323 millió tonnára álljon vissza, Kuzbassban pedig először érte el a 185 millió tonnát [28] [26] [29] .
2020-ra az Energiaügyi Minisztérium 275,5 milliárd tonna széntartalékról számolt be 146 feltárt lelőhelyen. Az orosz gyártók azonban ezeknek csak 17%-át fejlesztették ki, mivel a bányászat gyakran veszteséges volt a zord éghajlati viszonyok és a rossz termékminőség miatt. Földrajzilag a legnagyobb medence a Kanszk-Achinsk- medence (az ország lignitkészletének több mint 80%-a). A legnagyobb lelőhelyek a Borodino , a Berezovskoye és a Nazarovskoye, amelyek 22 milliárd tonna széntartalékot tartalmaznak. További nagy szénbázisok az Abanszkoje (30,6 milliárd tonna), Itatskoje (19,4 milliárd tonna), Urjupszkoje (16,9 milliárd tonna) és Barandatszkoje (16,3 milliárd tonna) lelőhelyek. Az érc tekintetében a legnagyobb a Kuznyeck-medence (70 milliárd tonna), amelynek készletei kiváló minőségűek. A Pechora-medence érce túlnyomórészt kő (40%), mélyágyú. Az antracitok legnagyobb lelőhelyei a Donyec-medencében találhatók , de mélységük meghaladja az 1 km-t, a rétegek vastagsága pedig elenyésző [30] .
2020-ban az országban termelt szén mennyisége elérte a 402,1 millió tonnát, amelynek nagy részét külszíni fejtésben termelték ki. 2035-ig a kormány új lelőhelyek kialakítását tervezte Jakutia , Tyva , Khakassia , Zabaykalsky Krai , Amur és Kemerovo régiókban. Ez feltehetően 485-668 millió tonnára fogja biztosítani a szénbányászati vállalkozások termelékenységének növekedését [31] [32] .
Ennek ellenére a szénbányászat fejlődése a környezeti helyzet és az állampolgárok egészségi állapotának romlásával jár, 2021-re a profilrégiók helyzetét már katasztrofálisnak nevezték. Például a Kemerovo régió egyes városaiban a szénbányák több méter távolságra találhatók a lakóépületektől, a kezeletlen szemétlerakók földalatti tüzekhez vezetnek, és a légkörben lévő káros anyagok tartalma 7-11-szeresére haladhatja meg a normát. [33] [34] [26] [35 ]. ] . A szénbányában lévő metán nagy részét nem fogják fel, amint azt a kanadai GHGSat cég műholdai által észlelt szivárgások a Raspadskaya bányában , a Kemerovói régióban - csaknem 90 tonna metán óránként (764 ezer tonna évente) [36] [37 ] ] [38] .
Már 2012-ben minden második orosz bányász legalább két foglalkozási megbetegedésben szenvedett [39] . A termelés növekedésével az egészségügy terhei is nőttek: csak Khakassiában 2010-2020-ban 14,2%-kal nőtt a rákos megbetegedések miatti halálozás. A bányászati régiókban a leggyakoribb rákos megbetegedések a tüdő , a légcső és a hörgők [40] . Hasonlóképpen, a kemerovói régióban 2009–2018-ban a rosszindulatú daganatok okozta halálozás 4,5%-kal nőtt [41] [42] . A foglalkozási megbetegedések szintje a régióban 2021-ben 8,8-szor haladta meg az országost. A légúti megbetegedések okozta halálozás 62/100 ezer fő volt, szemben az országos átlaggal 39,5-tel [43] [44] [45] .
Az európai kormányok a széntüzelésű erőművek 2040-ig történő megszüntetésével, 2050-re pedig a szén használatának teljes megszüntetésével kívánják csökkenteni a közegészségügyi és környezeti károkat. Bár 1990-2021-ben az országok jelentősen csökkentették a kőszéntermelést (277 millió tonnáról 57 millió tonnára), 2018-ban továbbra is a régió maradt a világ legnagyobb barnaszén-termelője [46] [47] [48] . A bányászat olyan EU-országokban történt, mint Lengyelország , Németország , Csehország , Bulgária , Magyarország , Görögország , Románia , Szlovákia , Szlovénia . Az ágazat összesen 230 ezer munkahelyet biztosított [49] [50] . A széniparban a magas foglalkoztatottság jelentette az egyik fő nehézséget a szén-dioxid-mentes gazdaságra való átállásban. A társadalmi szintű átalakulás biztosítására az Igazságos Átmeneti Alapot hívták fel , melynek fő célja a szénbányák és erőművek bezárásában dolgozók támogatása, szakmai átképzés [51] [52] [53] volt . Az alap 19,2 milliárd eurót tervezett szétosztani az olcsó energiától függő szegény európai országok megsegítésére [54] [55] .
Az európai energiaszektor átalakításához hozzájáruló további mechanizmusok: a CO 2 kibocsátási kvóták bevezetése és növelése , a gazdasági szerkezetátalakítást segítő mechanizmusok létrehozása, a szél- és napenergia költségének csökkentése , együttműködés a helyi szakszervezetekkel , széntársaságok tulajdonosai és egyéb érdekelt felek [56] [57] [53] . Ezeknek az intézkedéseknek a bevezetése lehetővé tette a termelési mennyiségek átlagosan évi 3%-os csökkentését 2015–2020-ban. Ezen időszak végén ez a szám 480 millió tonna volt [58] [59] . Ha 1990-ben a régió 13 országában bányásztak barnaszenet (671 millió tonna), akkor 2021-re a fő termelés 6-ra esett: a 277 millió tonnából 46%-ot Németország, Lengyelország 19%-át biztosították. Csehország - 11%, Bulgária - 10%, Románia - 6%, Görögország - 4%, a többi - csak 3%. Az olyan országok, mint Spanyolország , Horvátország , Olaszország , Franciaország és Ausztria ebben az időszakban teljesen felhagytak a barnaszén fejlesztésével [60] [61] [62] .
A 2020-as évek elején a széntüzelésű energia költsége viszonylag alacsonyabb maradt, mint a gázzal vagy megújuló forrásokból előállított energia költsége. A szén pedig továbbra is az EU-országok energiamérlegének körülbelül egyötödét adta [48] [51] [49] [50] . Az egy főre jutó szén éves fogyasztása 1,2 tonna volt, ami meghaladta a globális szintet (1 tonna). Így 2018-ban ez a fajta tüzelőanyag 592 TWh-t termelt, a széntüzelésű erőművek összteljesítménye elérte a 99 GW-ot, a lignit - 52 GW-ot [47] [63] . Az 1990-es években működő széntüzelésű erőművek fele azonban már bezárt, vagy felszámolási dátumot tűztek ki [59] . Az uniós országok összességében 144 millió tonna kőszenet használtak fel 2020-ban (63%-kal kevesebbet, mint három évtizeddel korábban), 2021-ben pedig 160 millió tonna ipari terméket. A fő fogyasztók Lengyelország (41%) és Németország (23%) voltak, míg Franciaország, Hollandia , Olaszország és Csehország 3-6%-ot költött. A barnaszén-felhasználás ugyanezekben az években mintegy 240 millió tonna és 277 millió tonna volt, ennek fő része Németországban, Lengyelországban, Csehországban, Bulgáriában, Romániában és Görögországban volt [61] .
Mivel a régióban a széntermelés gyorsabban csökken, mint a fogyasztása, a régió országai nagymértékben függenek az energiaimporttól: 2020-ra a helyi szénbányászati vállalkozások a régió szükségleteinek már csak 39%-át biztosították. Görögország, Luxemburg , Horvátország , Románia, Ciprus , Belgium és Svédország a szükségesnél többet importált a széntüzelésű erőművek működtetéséhez a vészhelyzeti ellátás érdekében. A régió legnagyobb beszállítója Oroszország volt, amely akár 56%-ot [49] [64] [60] [47] biztosított . Az ukrajnai orosz invázió 2022 februári kezdetével minden energiaforrás ára emelkedni kezdett. A szén felhasználása a gázhoz képest még szén-dioxid kvóta mellett is nyereséges maradt . A konfliktus első két hónapjában az európai országok továbbra is orosz szenet importáltak, de a közvélemény nyomására a politikusok az orosz szén elhagyása mellett szóltak [65] [66] [67] . Az ötödik oroszellenes szankciócsomagot a régió függőségének csökkentésére hívták fel , amely betiltotta az energiaforrások vásárlását [68] [69] . Az európai országok kénytelenek voltak új beszállítók után nézni és növelni saját termelésüket: 2022 áprilisáig az öt legnagyobb európai termelő országban 27%-kal nőtt a széntermelés az előző év azonos időszakához képest [66] . Az energiaszektorban bekövetkezett változások félelmet keltettek a közvéleményben, hogy a hatóságok környezetvédelmi céljai nem teljesülnek, holott a politikusok kinyilvánították szándékukat, hogy eleget kívánnak tenni törvényi kötelezettségeiknek, hogy 2030-ig 55%-kal csökkentsék az üvegházhatású gázok kibocsátását 1990-hez képest [70]. [71] [72] .
2017-ben a szén értékét tekintve a 16. [73] helyen állt a világkereskedelemben. A teljes piaci mennyiséget 122 milliárd dollárra becsülik
A legnagyobb exportőrök a következők voltak:
A legnagyobb importőrök a következők voltak:
A legnagyobb széntermelők (USA):
2004 -ben a gyártás a következő volt:
Szénfelhasználás millió tonnában.
Vidék | 2001 | 2005 | 2014 [74] | |
---|---|---|---|---|
Kína | 1383 | 2757 | 1962 | |
USA | 1060 | 1567 | 453 | |
India | 360 | 611 | 360 | |
Japán | 166 | 202 | 127 | |
Dél-Afrika | 75 | 80 | 89 | |
Oroszország | 106 | 95 | 85 | |
A világ többi része | 2113 | 2262 | 806 | |
TELJES | 5263 | 7574 | 3882 |
1735 -ben Angliában megtanulták az öntöttvas olvasztását szénen. A szén felhasználása változatos. Használják háztartási tüzelőanyagként, energiaüzemanyagként, gőzüzemű vasúti közlekedés üzemanyagaként, kohászati és vegyipari alapanyagként, valamint ritka- és nyomelemek kinyerésére. Nagyon ígéretes a szén cseppfolyósítása (hidrogénezése) folyékony tüzelőanyag képzésével. 1 tonna olaj előállításához 2-3 tonna szenet fogyasztanak el, az embargó idején Dél-Afrika szinte teljesen ellátta magát üzemanyaggal ennek a technológiának köszönhetően. A mesterséges grafitot szénből nyerik.
A szén költsége a különböző területeken nagyon eltérő, mivel a szén minősége és a szállítás költsége nagyban befolyásolja. Általában az oroszországi árak 60-400 rubel/tonna (2000) és 600-1300 rubel/tonna (2008) között mozognak. A világpiacon az ár elérte a 300 dollárt tonnánként (2008) [75] , majd 3500-3650 rubelre csökkent tonnánként (2010).
A szén hasznosításának ez az iránya az úgynevezett „nem energetikai” felhasználáshoz kapcsolódik. A szén másfajta tüzelőanyaggá (például éghető gázzá, közepes hőmérsékletű kokszlá stb.) történő feldolgozásáról beszélünk, amely megelőzi vagy kíséri a belőle hőenergia előállítását. Például Németországban a második világháború alatt a szénelgázosítási technológiákat aktívan használták üzemanyag-előállításhoz . Dél-Afrikában, a SASOL üzemben a nyomás alatti rétegelt gázosítás technológiájával, amelynek első fejlesztéseit szintén Németországban hajtották végre a 20. század 30-40-es éveiben, jelenleg több mint 100 féle terméket gyártanak barnából. szén. Ezt az elgázosítási folyamatot „ Lurgi-eljárásnak ” is nevezik .
A Szovjetunióban a szénelgázosítási technológiákat különösen a Kanszk-Achinsk Szénmedence Fejlesztési Kutató- és Tervező Intézetében ( KATEKNIIugol ) fejlesztették aktívan a Kanszk-Achinsk barnaszén felhasználásának hatékonyságának növelése érdekében. Az intézet munkatársai számos egyedi technológiát fejlesztettek ki az alacsony hamutartalmú barna- és feketeszén feldolgozására. Ezek a szenek energiatechnológiai feldolgozásnak vethetők alá olyan értékes termékekké, mint a középhőmérsékletű koksz , amely számos kohászati folyamatban helyettesítheti a klasszikus kokszot, éghető gáz , amely alkalmas például gázkazánokban történő égetésre. a földgáz helyettesítője és a szintetikus gáz , amely szintetikus szénhidrogén üzemanyagok előállításához használható. A szén energetikai-technológiai feldolgozása során nyert tüzelőanyagok elégetése az eredeti szén elégetéséhez képest jelentős hasznot hoz a káros kibocsátás tekintetében.
A Szovjetunió összeomlása után a KATEKNII szenet felszámolták, és az intézet alkalmazottai, akik a szénelgázosítási technológiák fejlesztésével foglalkoztak, saját vállalkozást hoztak létre. 1996-ban Krasznojarszkban épült a szén szorbenssé és éghető gázzá történő feldolgozására szolgáló üzem . Az üzem a réteges széngázosítás szabadalmaztatott technológiáján alapul fordított fúvással (vagy a réteges szénelgázosítás fordított folyamatán). Ez az üzem még működik. A kiugróan alacsony (a hagyományos széntüzelési technológiákhoz képest) káros kibocsátási mutatói miatt szabadon helyezkedik el a belváros közelében. Később, ugyanezen technológia alapján, Mongóliában is megépült a háztartási brikett gyártására szolgáló bemutató üzem (2008).
Néhány jellemző különbség a fordított fúvásos szénágyas gázosítás és a közvetlen gázosítási eljárás között, amelynek egyik változatát (nyomás alatti elgázosítást) a SASOL dél-afrikai üzemében alkalmazzák. Az invertált eljárással előállított éghető gáz a közvetlen eljárással ellentétben nem tartalmaz szénpirolízis termékeket, így a fordított eljárásban nincs szükség bonyolult és költséges gáztisztító rendszerekre. Ezenkívül a fordított folyamatban lehetőség van a szén nem teljes elgázosítására (karbonizálására) megszervezni. Ugyanakkor egyszerre két hasznos termék keletkezik: közepes hőmérsékletű koksz (karbonizátum) és éghető gáz. A közvetlen gázosítási eljárás előnye viszont a nagyobb termelékenység. A szénelgázosítási technológiák legaktívabb fejlődésének időszakában (a XX. század első fele) ez a réteges szénelgázosítás fordított folyamata iránti szinte teljes érdeklődés hiányához vezetett. A jelenlegi piaci viszonyok azonban olyanok, hogy a fordított szénelgázosítási (karbonizációs) eljárással előállított közepes hőmérsékletű koksz költsége önmagában lehetővé teszi az előállítás összes költségének kompenzálását. A melléktermék egy éghető gáz, amely hő- és/vagy villamosenergia-termelés céljából gázkazánban elégethető, ebben az esetben feltételesen nulla költséggel jár. Ez a körülmény nagy befektetési vonzerőt biztosít ennek a technológiának.
A barnaszén gázosításának másik jól ismert technológiája a szén energetikai-technológiai feldolgozása közepes hőmérsékletű kokszlá és hőenergiává egy fluidizált (fluidizált) tüzelőanyag-ágyas létesítményben. Ennek a technológiának fontos előnye a szabványos széntüzelésű kazánok rekonstrukciójával történő megvalósítás lehetősége. Ugyanakkor a kazán hőenergia-teljesítménye ugyanazon a szinten marad. Hasonló projektet hajtottak végre egy tipikus kazán rekonstrukciójára például a Berezovszkij külszíni bányában (Krasznojarszk Terület, Oroszország). A réteges szénelgázosítás technológiájához képest a szén fluidágyas közepes hőmérsékletű kokszlá történő energetikai technológiai feldolgozását lényegesen magasabb (15-20-szor nagyobb) termelékenység jellemzi. [76]
A szén cseppfolyósítása szén nyersanyagokból folyékony tüzelőanyag előállítására szolgáló technológia . Lehetővé teszi a hagyományos benzinfogyasztók (például gépjárművek) használatát olajhiány esetén. Ez egy általános kifejezés a folyékony tüzelőanyagok szénből történő előállítására szolgáló eljárások családjára.
A szén szerepe az energiamixben
Oroszországban 2005-ben a szén részaránya az ország energiamérlegében mintegy 18 százalék volt (a világátlag 39 százalék), a villamosenergia-termelésben pedig valamivel több mint 20 százalék. A szén részesedése a RAO UES tüzelőanyag-mérlegében 2005-ben 26%, a gázé pedig 71% volt. A magas világpiaci gázárak miatt az orosz kormány 2010 - re 34%-ra kívánta növelni a szén részarányát a RAO UES tüzelőanyag-mérlegében, de ezek a tervek a RAO UES 2008 - as megszűnése miatt nem váltak valóra .
A szén energiahordozóként való felhasználásának nehézségei
A folyamatban lévő gazdasági változások ellenére egy tonna referencia-üzemanyag (toe) ára a legtöbb esetben a legalacsonyabb a fűtőolajhoz és a gázhoz képest. A szén használatának fő nehézségét a szén égéséből származó – gáz- és szilárd halmazállapotú – magas kibocsátás ( hamu ) jelenti. A legtöbb fejlett országban azonban Oroszországban szigorú követelmények vonatkoznak a széntüzelés által megengedett kibocsátási szintre. Az EU-országokban szigorú büntetéseket szabnak ki a normatívát meghaladó CHP-erőművekre (akár 50 euró minden megtermelt MWh villamos energia után). A helyzetből a kiutat a különböző szűrők (például elektrosztatikus leválasztók) alkalmazása a kazánok gázcsatornáiban, vagy a szén elégetése víz-szén szuszpenzió formájában (Coal-water üzemanyag ) [77] . Ez utóbbi esetben a szén alacsonyabb égési hőmérséklete miatt jelentősen (akár 70%-kal) csökken a NO x oxidok kibocsátása (NO x hőmérséklet ). A szénégetésből nyert hamu bizonyos esetekben felhasználható az építőiparban. A Szovjetunióban a GOST-okat fejlesztették ki, amelyek lehetővé tették a hamu hozzáadását a portlandi salakcementekhez. A hamu felhasználásának nehézsége abban rejlik, hogy a hamu eltávolítása a legtöbb esetben hidraulikus hamueltávolítással történik, ami megnehezíti a további szállításhoz és felhasználáshoz való berakodást.
Anyag | Fajlagos égéshő , MJ/kg |
---|---|
Por | 2,9 - 5,0 |
Tőzeg | 8.1 |
Tűzifa (nyír, fenyő) | 10.2 |
Barnaszén | 15.0 |
metanol | 22.7 |
Etanol | 25.0 |
Szén | 29.3 |
Feltételes üzemanyag | 29,31 (7000 kcal/kg) |
Faszén | 31.0 |
gázolaj | 39.2 |
Olaj | 41,0 |
Gázolaj | 42.7 |
Kerozin | 43 |
Benzin | 44,0 |
Etilén | 48,0 |
Propán | 47.54 |
Metán | 50.1 |
Hidrogén | 120,9 |
A fosszilis szén káros nehézfémeket, például higanyt és kadmiumot tartalmaz (koncentrációja 0,0001-0,01 tömegszázalék) .
A földalatti szénbányászat során a levegő portartalma több százszor meghaladhatja az MPC -t [78] [79] . A bányákban fennálló munkakörülmények között a légzőkészülékek folyamatos viselése gyakorlatilag lehetetlen (minden súlyos szennyezésnél gyors csere szükséges az új légzésvédő maszkok tisztításához, nem teszik lehetővé a kommunikációt stb.), ami nem teszi lehetővé azok használatát. a visszafordíthatatlan és gyógyíthatatlan foglalkozási megbetegedések - szilikózis , pneumokoniózis (stb.) - megbízható megelőzésének eszközeként . Ezért a bányászok és a szénfeldolgozó vállalatok dolgozóinak egészségének megbízható védelme érdekében az Egyesült Államokban a kollektív védelem hatékonyabb eszközeit alkalmazzák [80] [81] .
A fejlett világban egyre nagyobb a mozgalom a szén villamosenergia -termelésre való felhasználásának teljes megszüntetésére . Így az ENSZ klímaváltozási konferenciájának (COP26) előestéjén Alok Sharma brit üzleti, energiaügyi és ipari stratégiai miniszter a szén energetikai célú felhasználásának teljes elutasítására szólított fel. Sharma szerint a fejlett országoknak vezető szerepet kell vállalniuk, és segíteniük kell a fejlődő országokat a széntől való távolodásban. A Sharma különösen arra sürgette a bankokat és más pénzügyi intézményeket, hogy tagadják meg a széntüzelésű erőművek építéséhez szükséges hitelnyújtást [82] .
Szótárak és enciklopédiák |
| |||
---|---|---|---|---|
|
A fosszilis szén fajtái és fajtái | |||||
---|---|---|---|---|---|
Fajták | Lignitszén → Szubbitumenes szén → Bitumenes szén → Antracitszén | ||||
osztályok |
|
A szén allotrópiája | |
---|---|
sp 3 | |
sp 2 | |
sp | Karabély |
vegyes sp 3 /sp 2 | |
Egyéb |
|
hipotetikus |
|
összefüggő |
Táplálék-kiegészítők | |
---|---|
|
Kausztobiolitok (éghető ásványok) | |
---|---|
Szénsor | |
Olaj és naftoid sorozat |
A szerves tüzelőanyagok fő típusai | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Kövület |
| ||||||||
Megújuló és biológiai | |||||||||
mesterséges |