Происхождение угля
Значительная часть угольных пластов была образована от 360 до 28 миллионов лет назад. Уголь образовался в болотистых районах, которые в то время были покрыты влажными тропическими лесами. Однако деревья того периода очень мало напоминали те, которые мы встречаем сегодня. Самые большие из них были гигантскими папоротниками и хвощами. Остатки погибших растений, которые опускались на дно болот, медленно разлагались. На первом этапе разложения этот трансформирующий растительный материал превращался в торф. Болото было заполнено растительным веществом, слои ила и песка осаждались на слоях торфа. С веками поверхность земли проседала, и морские или озерные воды снова ее затапливали, благодаря чему начиналась следующая стадия накопления растений. Такой цикл повторялся несколько раз, поэтому говорят, что отложения каменного угля возникли в результате циклического осаждения, что привело к образованию многих слоев угля, которые были отделены друг от друга различными осадочными породами.
Торф не способен самостоятельно трансформироваться в уголь. Его отложения должны сначала подвергаться соответствующему давлению. Первое дробление торфяных отложений происходит под тяжестью все еще растущего числа погибших растений. Из торфяного слоя толщиной от 10 до 15 метров может образоваться слой угля толщиной один метр.
Как понизить расход дров в твердотопливном котле?
Для начала давайте разберемся, с какими теплогенераторами на твердом топливе мы сталкиваемся в быту, и чем они характеризуются?
В глазах «дровяной» общественности хороший твердотопливный котел имеет следующие характеристики:
- Длительное время горения одной закладки топлива.
- Максимальный КПД при использовании твердого топлива самой разной кондиции.
- Возможность перевода теплогенератора в режим тления / длительного горения.
- Возможность дожига пиролизных газов.
- Максимально эффективная площадь теплообменника.
- Возможность автоматической регулировки интенсивности горения.
- Автоматическое поддержание заданной температуры котловой воды.
При выполнении этих требований мы получим «идеальный» твердотопливный котел. Количество дров, расходуемых в таком котле будет на 30-40 процентов меньше, чем в обыкновенном «огненном ящике», коими являются большинство выпускаемых ТТ котлов в России, Украине и Белоруссии.
Хотите понизить расход дров в твердотопливном котле – подбирайте агрегат с указанными выше характеристиками.
Хотите сказать, что пиролизный котел с автоматикой стоит 100 тысяч, а просто «огненный ящик» всего 10 тысяч? Да, вы правы, есть такой разброс цен. Но сейчас мы выбираем экономные котлы на твердом топливе, а не выдвигаем кандидата на пост «самый дешевый котел в продаже».
См. также
Предлагаю альтернативный взгляд на образование каменного угля. Посмотрите, как залегают залежи. Плотным слоем, без посторонних включений. Нет даже костей динозавров. Если уголь образовался из растительной массы, во первых, она бы накапливалась многие столетия; во вторых, туда бы падали и камни и песок и увязли и разные животные и рыбы. Ничего этого нет.
А вот совсем недавно ученые сообщили об обнаружении факта кислородного голодания, происшедшее примерно 200 миллионов лет назад. Это же ключ к пониманию того, как образовался каменный уголь. Был глобальный пожар, Все что выросло за несколько столетий или даже тысячелетий сгорело. Образовался слой древесного угля толщиной в несколько метров. И все это догорала и остывала в отсутствии кислорода. А потом спрессовался и покрылся песком и камнями. Каменный уголь, это спрессованный древесный уголь. Таких пожаров, как видим, было много. Потому что, что уголь лежит на разных глубинах, в разных местах.
- Мировой опыт переработки солёных углей
- Гагат
Продукты коксования угля
Коксующийся уголь — это уголь, который при помощи промышленного коксования дает возможность получить кокс, представляющий собой техническую ценность. В процессе коксования каменных углей обязательно учитывается их технический состав, коксуемость, спекаемость, и прочие характеристики. Как же протекает процесс коксования угля? Коксование является технологическим процессом, который имеет конкретные стадии:
- подготовка к коксованию. На этом этапе происходит измельчение и смешение угля с образованием шихты (смеси для коксования)
- коксование. Этот процесс осуществляется в камерах коксовой печи с применением газового нагрева. Шихта помещается в коксовую печь, где на протяжении 15 часов осуществляется нагревание в условиях температуры примерно 1000 °C
- образование «коксового пирога».
Коксование — это совокупность процессов, происходящих в каменном угле при его нагревании. При этом из тонны сухой шихты получается около 650-750 кг кокса. Его применяют в металлургии, используют в качестве реагента и топлива в некоторых отраслях химической отрасли. Кроме этого, из него создают карбид кальция. Качественные характеристики кокса — это горючесть и реакционная способность. Основные продукты коксования угля, помимо собственно кокса:
- коксовый газ. Из тонны сухого угля получают около 310-340 м3. Качественный и количественный состав коксового газа определяет температура коксования. Из коксовальной камеры выходит прямой коксовый газ, который имеет в своем составе газообразные продуты, пары каменноугольной смолы, сырого бензола и воды. Если удалить из него смолу, сырой бензол, воду и аммиак образуется обратный коксовый газ. Именно его применяют в качестве сырья для химического синтеза. Сегодня этот газ применяют в качестве топлива на металлургических комбинатах, в коммунальном хозяйстве и как химическое сырье
- каменноугольная смола — это вязкая черно-бурая жидкость, в которой содержится примерно 300 разнообразных веществ. Самые ценные составляющие этой смолы — это ароматические и гетероциклические соединения: бензол, толуол, ксилолы, фенол, нафталин. Количество смолы достигает 3-4% от массы коксуемого газа. Из каменноугольной смолы получают примерно 60 различных продуктов. Эти вещества являются сырьем для получения красителей, химических волокон, пластмасс
- сырой бензол является смесью, в которой присутствует сероуглерод, бензол, толуол, ксилолы. Выход сырого бензола достигает лишь 1.1% от массы угля. В процессе разгонки из сырого бензола выделяют индивидуальные ароматические углеводороды и смеси углеводородов
- концентрат химических (ароматических) веществ (бензол и его гомологи) предназначен для создания чистых продуктов, которые применяются в химической отрасли, для производства пластмасс, растворителей, красителей
- надсмольная вода — это низко концентрированный водный раствор аммиака и аммонийных солей, в которой присутствует примесь фенола, пиридиновых оснований и некоторых других продуктов. Из надсмольной воды в процессе переработки выделяют аммиак, который вместе с аммиаком коксового газа применяется для изготовления сульфата аммония и концентрированной аммиачной воды.
| Условные обозначения | Пределы крупности кусков |
| Сортовые | |
| Крупный (кулак) | |
| Совмещённые и отсевы | |
| Крупный с плитным | |
| Орех с крупным | |
| Мелкий с орехом | |
| Семечко с мелким | |
| Семечко со штыбом | |
| Мелкий с семечком и штыбом | |
| Орех с мелким, семечком и штыбом |
Если задаться вопросом, что получают из угля и нефти, то можно прийти к выводу, что очень многое. Эти два ископаемых служат в качестве основных источников углеводородов. Следует рассмотреть все по порядку.
Сколько дров требуется для отопления дома
Всегда смотрим на качество дров, которые покупаются. Мягкая древесина горит быстро, но жару много не дает. Предпочтение отдается твердым породам, которые хоть и горят медленно, затее тепла дают очень много. В продаже очень часто попадаются гнилые дрова. Когда самому заготавливать дрова, то такого никогда не будет. Да и продают чаще всего сырую древесину.
Получается, что для частного дома или дачи лучше всего найти примерно 10 кубов дров на сезон. Для того чтобы не тратить средства на покупку колотых дров, можно самостоятельно начать их заготовку. Мало того, возле дачного участка всегда будет лес, где есть поваленное старое дерево. Отличный вариант заготовки дров – это воспользоваться моментом, когда кто-то разбирает старый деревянный дом.
Техника для заготовки дров на зиму
Много дров с помощью ножовки или топора не заготовить. Кроме того, необходимо приложить массу усилий.
Для того чтобы выполнять заготовочные работы, нужно купить специальные инструменты, которых не так уж и много существует.
Для того чтобы в лесу разрезать ствол дерева, необходимо выбрать хорошую бензопилу. Самый лучший вариант – это устройство мощностью до двух киловатт. Если же работы будут проводиться возле дома, то есть вариант использовать электрическую пилу. Встречаются в продаже такие виды пил, которые оснащены аккумуляторами. Если работы будут проводиться очень часто, то рекомендуется покупать полупрофессиональные пилы. Мощность их выше двух киловатт, да и цена – больше.
Потом, чтобы наколоть дрова, нужно купить качественный дровокол горизонтального типа. Для дома – это лучшее устройство, которое работает безопасно. Работать с дровоколом просто: нужно включить устройство, которое работает от электричества, затем положить полено, а далее ждать, пока его разделит нож.
После работ будет мусор. И тут понадобится измельчитель, которым можно переработать отходы. Щепки, стружку, листья можно быстро превратить в удобрение для огорода.
Если вы хотите приобрести качественную технику, то придется выложить немало средств. Тем не менее, инструменты будут служить долго. Через некоторое время они себя сполна окупят. Для тех, кто считает, что купить готовые дрова дешевле – глубоко ошибается. К примеру, чего стоит только одна доставка уже готовых дров, а потом еще их нужно и хранить. Хранятся дрова под специальными навесами или в поленницах.
Навес для дров на даче своими руками, фото
Навесы для хранения дров зимой на даче
навес для хранения дров зимой
Специалисты доказали, что самостоятельная заготовка леса обходится хозяину намного дешевле, даже если он потратил значительные средства для покупки садовой техники.
Как сэкономить на отоплении дома
Разберемся, как уменьшить расход горючего для обогрева дома. Прежде всего, следует позаботиться о качественной теплоизоляции помещения. Заблаговременно утеплив дом современными материалами, вы сможете расходовать меньше топлива за счет сохранения тепла, защите о проникновения холода и более долгого остывания.
В том числе на это влияет качество окон. Желательно вызвать специалистов, которые с помощью современного измерительного оборудования смогут найти особо уязвимые места в доме и утеплить их.
На втором месте по эффективности экономии стоит выбор современного твердотопливного (ТТ) оборудования. Пиролизный аппарат и котел длительного горения обладают повышенным КПД, в сравнении с классическими моделями. От конфигурации оборудования также зависит, сколько топлива горит при 1 загрузке и как часто вам придется добавлять горючие материалы.
Частота закладок твердого топлива сильно различается по времени в зависимости от конструкции аппарата. То, сколько закладывать можно за один раз, зависит от объема камеры сгорания.
Также эффективно установить термостат в помещении. Это позволит избавиться от избыточной работы котла. Автоматическая электронная система будет максимально эффективным способом использовать ресурсы котла, экономя дополнительно 10-15%.
Потребность в энергоносителях
Все отрасли промышленности нуждаются в постоянном источнике энергии:
- Энергия выделяется во время сгорания углеводородов. В этом плане нефть и газ – незаменимые ресурсы.
- Возможно получение должного количества энергии за счет атомных электростанций. Расщепление атома отрасль перспективная, но парочка катастроф надолго отодвинули этот вариант на второй план.
- Ветер, солнце и даже водные течения могут дать электричество. При должном подходе к вопросу и постройке современных сооружений.
Некоторые новые и перспективные отрасли на сегодняшний день практически не развиваются и человечество вынуждено и дальше сжигать уголь, коптить небо и получать крохи энергии. Подобное положение дел выгодно крупным корпорациям, получающим колоссальные доходы за счет продажи горючего топлива.
Возможно, в ближайшие десятилетия ситуация хоть немного изменится и перспективным проектам, по части альтернативных вариантов получения энергии, дадут «зеленый свет». Пока что можно лишь надеяться на благоразумие крупных инвесторов, которые предпочтут сиюминутным выгодам спасение от энергетического кризиса в будущем.
Качество дров: основные принципы
Важным нюансом при улучшении качества дров, является организация хранения палений. Специальные места (топливники) под хранение напиленной древесины, позволяют содержать дрова в требуемой кондиции, облегчая не только первоначальный розжиг, но и последующий процесс горения
Важность таких подсобных сооружений обусловлена постоянно меняющимися погодными условиями в течение года (затяжные дожди, снегопад зимой, морозы), которые оказывают решающее значение на качество заготовленных дров, а значит и на саму эффективность индивидуального котельного агрегата
Подбирая ту или иную породу древесины, нужно знать ее основные характеристики: плотность, калорийность. Чем выше плотность структуры древесины, тем дольше будут прогорать дрова, тем больше будет создаваться теплоотдача. Хозяевам загородных коттеджей целесообразно держать два вида дров: одни для растопки, обладающие меньшей плотностью, что облегчит быстрый розжиг; другие – для основного процесса горения с высокой степенью калорийности.
Добыча каменного угля
Добывают уголь закрытым или подземным методом. И это происходит вне зависимости от того, сколько тонн угля находят. Так строятся шахтные стволы и штольни. Шахтные стволы строятся, если глубина залегания каменного угля 45 метров и более. От нее ведутся горизонтальные тоннели в виде штольни.
Есть 2 системы закрытой добычи угля: камерно-столбовая и добыча длинными очистными забоями. Первая система является менее экономичной. Она используется только в тех ситуациях, когда обнаруженные угольные пласты мощные. Вторая система будет намного безопаснее и практичнее. Она позволит извлечь до 80% ископаемого и равномерно доставить уголь на поверхность.
Открытый метод применяется в тех ситуациях, когда уголь залегает неглубоко. При этом вначале проводится анализ твердости почвы, выясняется уровень выветриваемости и слоистость покрывающего слоя. Если грунт над угольными пластами мягкий, то достаточно будет применения бульдозера и скрепера. Если верхний пласт толстый, то пригоняются экскаваторы и драглайны. Пролегающий над каменным углем мощный слой твердой породы взрывается. Это простое объяснение добычи угля для детей.
Факторы, влияющие на уровень потребления твёрдого топлива
Вычислить, сколько потребляет твердотопливный котёл отопления, трудности не составит. Сложнее правильно подобрать исходные данные для выполнения расчётов.
Далее представлена методика подсчёта и одновременно приведён расчёт расхода количества дров для обогрева жилища в 100 м². Однако сначала рассмотрим исходные данные:
- тип древесины, которая выбрана для растопки;
- степень влажности древесины;
- коэффициент полезного действия твердотопливной печи либо котла;
- тепловая мощность, необходимая для отопления помещения.
Если вы когда-нибудь пользовались печью, то, наверняка, в курсе, что при горении дров из различных деревьев исходит неодинаковое количество тепла. Допустим, полена из берёзы выделяют больше жара, чем тополь либо сосна. Это обусловлено разницей в плотности и тепловой отдаче пород деревьев. Ко всему, объём дров на 1 кВт теплоэнергии зависит от содержания влаги в них. Соответственно, чем выше влажность, тем больше тепла расходуется на испарение жидкости из дров, а на отопление жилища остаётся меньше. В итоге топлива на обогрев дома уйдёт больше.
То, насколько рационально будет использоваться энергия, находящаяся в топливе, зависит от коэффициента полезного действия того или иного теплоисточника. Допустим, камин или печь большинство энергии выделяют в атмосферу вместе с продуктами горения, поэтому и их теплоотдача достигает только 60 %. В то же время, твердотопливный или пиролизный (длительного горения) котёл работает с отдачей тепла 80 %. Данные нюансы стоит учесть при подсчёте расходов на обогрев жилья.
Значение тепловой мощности, требуемой для обогрева дома, лучше принять по расчёту, выполненному мастерами в период проектирования жилища. Однако часто такие данные у владельцев недвижимости не сохраняются. Поэтому количество дров и их стоимость можно узнать по усреднённому значению потребляемой мощности. Определяется стандартным способом: на отопление 10 м² уходит 1 кВт тепла при самых плохих условиях, а средний показатель за сезон составляет 0,5 кВт. Усреднённый показатель для жилища площадью 100 м² будет 5 кВт/ч.
История образования каменного угля и его виды
Весь процесс образования угля можно разделить на два основных этапа: формирование торфа и собственно процесс углефикации – преобразования торфа в уголь.
Торф формировался на обширных покрытых водой пространствах из растительных остатков разной степени разложения. Часть растений перегнивала полностью до гелеобразного состояния, часть — сохраняла свое клеточное строение. Их остатки скапливались на дне водоемов, которые постепенно превращались в болота. Обязательное условие, необходимое для формирования торфа, — отсутствие кислорода. Под толщей воды кислорода было мало, при разложении остатков выделялся сероводород, метан и углекислота, которые способствовали затвердению остатков. Образовывался торф.
История угля. Все начиналось много миллионов лет назад
Но не все торфяники преобразовывались в уголь. Для процесса углефикации необходимо: высокое давление, высокая температура и большой промежуток времени. В зависимости от наличия этих условий и происходило или нет образование каменного угля. Сначала торф заносился осадочными породами, что увеличивало давление и повышало температуру внутри торфяного слоя. В таких условиях образовывался бурый уголь – первая ступень углефикации. В некоторых областях происходило смещение пластов, в результате которых пласты бурого угля опускались (некоторые из обнаруженных месторождений находятся на глубине более 6000 метров). Местами эти процессы сопровождались подъемом магмы и извержениями вулканов. Высокое давление, отсутствие кислорода и высокие температуры способствовали тому, что влаги и природных газов в буром угле становилось все меньше, углерода все больше. По мере вытеснения воды и газов, бурый уголь превращался в битуминозный, затем, при наличии высокой температуры, в антрацит. Основное отличие бурого угля от каменного: в буром угле содержится больше влаги и природных газов и меньше углерода, что влияет на количество выделяемого при горении тепла.
Возраст угля определяют по содержащимся остаткам растительности. Иногда отпечатки очень четкие
Сегодня возраст угольных залежей определяется по растительным остаткам. Самые древние датируются каменноугольным периодом (345-280 миллионов лет назад). В это период сформировалось большая часть угольных бассейнов северной Америки (восток и центр США), центра и запада Европы, юга Африки, Китая, Индии. В Евразии большая часть угольных месторождений формировалась в Пермский период, некоторая часть небольших угольных бассейнов в Европе датируется Триасовым периодом. Увеличивается активность углеобразования к концу Юрского периода и в Меловом. Примерно в это время были сформированы залежи на востоке Европы, в Скалистых горах Америки, в Индокитае и центре Азии. Позже формировались в основном бурые угли и залежи торфа.
Виды угля
Уголь классифицируют в зависимости от содержания влаги, природных газов и углерода. С повышение количества углерода повышается его теплотворная способность. Чем меньше влаги и летучих веществ (газов), тем лучше он переносит хранение и транспортировку.
Лигнит — уголь первой стадии углефикации. Он отличается от бурого угля меньшим количеством воды (45%) в составе и большим выделением тепла. Структуру имеет волокнистую, цвет — от коричневого до черного (более высокого качества). Чаще всего используется в энергетике (на теплоэлектростанциях) для отопления частных домов используется редко, так как плохо хранится и имеет невысокую теплотворную способность в обычных печах.
Каменный уголь. Лигнит. Имеет рыхлую слоистую структуру
Суббитоминозный уголь — цвет черный, менее выраженная волокнистая структура, более высокая по сравнению с лигнитом теплотворность, меньшее содержание влаги (30%). При перевозке крошится, а на открытом воздухе выветривается. При сгорании выделяет 5-6 кВт/кг. Используется как в энергетике, так и в ЖКХ для отопления.
Битуминозный уголь отличается самой высокой теплотворной способностью, не теряет своих качеств при транспортировке и хранении. Выделяет при горении 7-9 кВт/кг тепла. Некоторые его виды используют для коксования.
Антрацит — уголь смоляно-черного цвета. Отличается самым высоким содержанием углеводорода. Его тяжело разжечь, но горит долго и без копоти, выделяет большое количество тепла (более 9 кВт/кг). Именно антрацит чаще других используется для отопления.
Антрацит. Отличается глубоким черным цветом и блестящей поверхностью.
Каменный уголь
Каменный уголь считается переходным материалом между бурой разновидностью и антрацитами. В отличие от бурого вещества ему свойственны отличные теплоемкие свойства, что объясняет большую востребованность породы в качестве топлива для тепловых электростанций, отопления частных помещений, работы фабричного оборудования и других целей. По показателям теплоты сгорания, этот вид сырья превосходит бурую разновидность. Что касается содержания вредных примесей, то оно составляет от 3 до 12% опасной влаги. Также в составе присутствует около 32% летучих веществ.
Что касается химического состава каменного угля, то он существенно отличается от остальных типов. Доля углерода достигает 75−93%, а кислорода намного меньше — 3−19%. Водород занимает примерно 4−6%, а азот — до 2,7%.
Интересуясь, какой тип угля оптимальный, следует отдать предпочтение антрациту. Его характеризует высокая плотность структуры, характерный блеск поверхности, а также высокие значения теплоты сгорания. Из минусов породы выделяют плохую возгораемость, поэтому в большинстве случаев сырье применяю для изготовления электродной массы и угольных электродов.
Алгоритм расчёта расхода угля
Котёл современного типа может эффективно работать и на каменном угле, и на буром. Но если есть возможность выбора, то лучше выбрать уголь высокого качества – антрацит. Именно он характеризуется самой высокой тепловой ёмкостью и сгорает почти без остатка. Однако и стоимость антрацита выше других сортов. Необходимо рассмотреть цену на топливо, доставку и его теплоёмкость, и выбрать оптимальный вариант.
Какой уголь выбрать для отопления в частном доме?
Подсчитать расход угля в твердотопливном котле можно двумя способами. Самый первый – элементарный, при помощи ведра. Обычно уголь измеряют тоннами, однако навряд ли в вашем котельном помещении будут весы для аккуратного отвешивания требуемой дозы для загрузки.
Примерно, для обогрева жилища 200 м² будет уходить следующее количество угла:
- В сентябре-октябре одно ведро в сутки.
- С ноября по февраль – 10 вёдер.
- В марте-апреле около двух вёдер.
Если взять, что в месяце 30 дней и сложить все значения, то можно узнать общее число вёдер (780 вёдер). В килограммах получается:
780 х 18 = 14040 кг
Таким образом, за сезон отопления на обогрев жилища в 200 м² котёл на угле потребит немного больше 14 тонн каменного угля.
Второй способ подсчёта расхода угля в твердотопливном котле более научный. На сжигание 200 г угля уйдёт около 1 кВт тепла. Для уютного проживания во время отопительного периода необходимо приблизительно 50 000 кВт тепла:
50000 х 0,2 = 10000 кг (10 тонн)
