Fosilní uhlí

Uhlí (fosilní uhlí) je sedimentární hornina , nerost , nejcennější druh paliva a suroviny pro chemický , a nejen průmysl . Mezinárodní název pro uhlík pochází z lat.  carbō  – „uhlí“.

Fosilní uhlí vzniklo z výtrusů , částí epidermis kyjovitých mechů , kapradin a dalších starověkých rostlin (před 350-250 miliony let) - chudé uhlí, antracit , koksování , nízkospékavé, plynové, dlouhoplamenné a další poddruhy uhlí. . Pak nastalo bezuhlíkové období; pak vznikaly hnědé uhlí , sapropely , rašelina vlivem zvýšených teplot a bez přístupu kyslíku a dříve, před bezuhlíkovým obdobím, bez přítomnosti mikroorganismů[ objasnit ] zpracování zbytků dřeva.

Uhlí bylo po dřevu prvním fosilním palivem , které člověk používal . Spálením jednoho kilogramu tohoto typu paliva získáte 3400-7200 kcal energie [1] . V roce 1960 uhlí zajišťovalo zhruba polovinu světové produkce energie, do roku 1970 jeho podíl klesl na třetinu.

Uhlí se používá při výrobě koksu , jako materiál pro tažení a z uhlí se také získávají anilinová barviva [2]

Vzdělávání

V různých dobách a na různých místech geologické minulosti Země se vyskytovaly rostliny, jejichž části byly postupně odplavovány do nížin a tvořily uhelné akumulace. Jak se vrstva půdy nad nimi zvětšovala, rostl i tlak . Teplota také stoupala, jak klesala. Za takových podmínek byl rostlinný materiál chráněn před biodegradací a oxidací . Uhlík sekvestrovaný rostlinami v obrovských rašeliništích byl nakonec pokryt a hluboce pohřben sedimenty. Pod vysokým tlakem a vysokou teplotou se mrtvá vegetace postupně přeměňuje na uhlí. Protože uhlí se skládá hlavně z uhlíku , vodíku a kyslíku , nazývá se přeměna rostlinných zbytků na uhlí karbonizace . Zároveň se snižuje počet atomů vodíku a kyslíku v molekulách uhlí a zvyšuje se množství uhlíku.

Uhlí vzniká za podmínek, kdy se hnijící rostlinný materiál hromadí rychleji, než se může bakteriálně rozložit . Ideální prostředí je pro to vytvořeno v bažinách , kde stojatá voda chudá na kyslík brání životně důležité činnosti bakterií a chrání tak rostlinnou hmotu před úplným zničením. V určité fázi procesu brání uvolněné kyseliny další bakteriální aktivitě . Existuje tedy sapropel a rašelina  - výchozí produkt pro tvorbu uhlí. Pokud je pak pohřbena pod jinými usazeninami , pak rašelina podstoupí kompresi a ztrátou vody a plynů se přemění na uhlí.

Pro tvorbu uhlí je nutná hojná akumulace rostlinné hmoty. Ve starověkých rašeliništích se počínaje devonským obdobím (asi před 400 miliony let) hromadila organická hmota , ze které bez přístupu kyslíku vznikalo fosilní uhlí. Většina komerčních ložisek fosilního uhlí pochází z tohoto období, i když existují i ​​mladší ložiska. Stáří nejstarších uhlí se odhaduje na asi 300–350 milionů let [3] . Nastalo bezuhlíkové období, kdy se akumulace uhlí zastavila asi na 50 milionů let.

Široká, mělká moře karbonu poskytovala ideální podmínky pro tvorbu uhlí, ačkoli uhlí jsou známé z většiny geologických období. Výjimkou je uhelná mezera během permsko-triasového vymírání , kde je uhlí vzácné. Předpokládá se, že uhlí nalezené v prekambrických vrstvách, které předcházejí suchozemským rostlinám, pochází ze zbytků řas.

V důsledku pohybu zemské kůry se uhelné sloje zvedaly a prohýbaly se. Postupem času byly vyvýšené části zničeny erozí nebo samovznícením, zatímco snížené se zachovaly v širokých mělkých pánvích, kde je uhlí minimálně 900 metrů nad zemským povrchem. Vznik relativně malých uhelných slojí je někdy spojován s oblastmi zemského povrchu, na které se vylily objemy živičných hmot, jako například u Hat Creek.( Kanada ), celková mocnost balíku uhelných slojí dosahuje 450 m [4] a více metrů.

Druh

Uhlí, stejně jako ropa a plyn , je organická hmota, která se pomalu rozkládá biologickými a geologickými procesy. Základem tvorby uhlí jsou živičné hmoty a v menší míře (nikoli průmyslové zásoby) z organických zbytků rostlinného původu. Podle stupně přeměny a konkrétního množství uhlíku v uhlí se rozlišují jeho čtyři druhy: hnědé uhlí ( lignity ), bituminózní uhlí , antracit a grafit . V západních zemích probíhá mírně odlišná klasifikace - lignity , subbituminózní uhlí , bituminózní uhlí, antracit a grafity.

Podle původu se uhlí dělí na humusové (ze zbytků vyšších rostlin : dřevo, listy, stonky atd.) a sapropelitové uhlí (ze zbytků nižších rostlin , především řas) [5] .

Antracit

Antracit  je nejhlubší žhavé z fosilních uhlí ve svém původu, uhlí nejvyššího stupně prouhelnění, po uhlí T, přechodná forma od uhlí ke grafitu . Vyznačuje se vysokou hustotou a leskem. Obsahuje 95% uhlíku. Používá se k výrobě grafitových elektrod a bloků pro hliník a další průmyslová odvětví. Má nejvyšší výhřevnost, ale špatně se zapaluje. Vzniká z nejstaršího uhlí se zvýšením tlaku a teploty v hloubkách asi 6 kilometrů.

Uhlí

Podle chemického složení je uhlí směsí vysokomolekulárních polycyklických aromatických sloučenin s vysokým hmotnostním podílem uhlíku , dále vody a těkavých látek s malým množstvím minerálních nečistot, které při spalování uhlí tvoří popel . Fosilní uhlí se od sebe liší poměrem složek, který určuje jejich spalné teplo. Řada organických sloučenin, které tvoří uhlí, má karcinogenní vlastnosti.

Obsah uhlíku v černém uhlí se v závislosti na jeho kvalitě pohybuje od 75 % do 95 %. Obsahují až 12% vlhkosti (3-4% vnitřní), proto mají oproti hnědému uhlí vyšší výhřevnost. Obsahuje až 32 % těkavých látek, díky čemuž se dobře zapaluje. Vzniká z hnědého uhlí v hloubkách kolem tří kilometrů.

Hnědé uhlí

Hnědé uhlí  je pevné fosilní uhlí z rašeliny , obsahuje 65-70% uhlíku , má hnědou barvu, nejmladší z fosilních uhlí. Používá se jako místní palivo, ale i jako chemické suroviny. Obsahuje hodně vody (43 %), a proto má nízkou výhřevnost . Navíc obsahuje velké množství těkavých látek (až 50 %). Vznikají z mrtvých organických zbytků pod tlakem zátěže a vlivem zvýšené teploty v hloubkách řádově jednoho kilometru.

Ostatní

Podle složení a původu se rozlišují další druhy uhlí : alginit , algohelit , algokolinit , attroseminit , bohed , vitren , vitrinit , tryskový , gelit , helitit , helitolit , humit , humolit , desmit , kalnit duren , intergi 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 , метаантрацит Mikrinite , mixtogumitis , mixtogumitis , mixtinite , parenchitis , semi -dance , rubber , saprogumolit , sapropolitics , sapropelitis , semiances , seminitrinitis , semicollitis , sevenite , semifelenitis , semifuezen , seven -symifyusinitis , sclerotine , sporralolinitis , talginitis , talginitis _ _ _ _ _ _ _ , telosimenit , telofusinit , ultraduren , ultraclaren , felinit , viteral , fuse ene , fuzenit , fuzenolit , fuzinit , fusit , fuzitit , cheremkhit , exinite , elektrické uhlí , yumit a další.

Loot

Způsoby těžby uhlí závisí na hloubce jeho výskytu. Vývoj se provádí otevřeným způsobem v uhelných dolech , pokud hloubka uhelné sloje nepřesahuje sto metrů. Časté jsou i případy, kdy při stále větším prohlubování uhelné jámy je dále výhodné rozvíjet ložisko uhlí podzemním způsobem. Doly se používají k těžbě uhlí z velkých hloubek . Nejhlubší doly v Ruské federaci těží uhlí z úrovně něco málo přes tisíc dvě stě metrů. Při konvenční těžbě se asi 40 % uhlí nevytěží. Použití nových těžebních metod - longwall  - umožňuje vytěžit více uhlí [6] .

Uhlonosná ložiska obsahují spolu s uhlím mnoho druhů geozdrojů, které mají spotřebitelský význam. Patří mezi ně hostitelské horniny jako suroviny pro stavebnictví, podzemní voda , uhelný metan , vzácné a stopové prvky, včetně cenných kovů a jejich sloučenin. Některá uhlí jsou například obohacena o germanium .

Globální produkce fosilního uhlí dosáhla vrcholu v roce 2013 na úrovni 8254,9 milionů tun. V říjnu 2021 dosáhla cena uhlí v Číně 1982 juanů ~ 302 USD/tunu v důsledku celosvětového nedostatku plynu i uhlí. [7]

Prokázané zásoby

Uhlí v Rusku

Většina badatelů se shoduje, že aktivní průzkumné práce v Rusku začaly na přelomu 17.-18. Během jednoho z tažení Petra I. byla v okolí Donecké pánve objevena ložiska rudy . V letech 1700-1711 byl založen Řád hornických záležitostí , v roce 1719 Berg Collegium , které vedlo studium útrob země [9] . Paralelně probíhala výstavba nových závodů, které podnítily rozvoj Doněcké a Kuzněcké pánve [10] [11] [12] [13] .

Výstavba Transsibiřské magistrály měla významný dopad na rozvoj uhelného průmyslu , což přispělo k přesunu uhelných center země na východ. Již v roce 1896 činila těžba uhlí v Rusku 569 milionů pudů (9,1 milionů tun), čímž se země stala šestou na světě [14] [10] [15] [16] . V roce 1913 toto číslo dosáhlo 36,1 milionů tun, z nichž 80 % bylo uhlí, 16,4 % antracit . Po říjnové revoluci se produkce uhlí vrátila na úroveň konce 19. století. 11,3 milionu tun uhlí vytěženého v roce 1922 nestačilo na bezproblémový chod průmyslu. Kurz ke zrychlené industrializaci však počítal se zvýšením produkce uhlí na 160–170 milionů tun ročně do konce prvního pětiletého plánu v roce 1933 [9] [17] .

Během Velké vlastenecké války, po zprovoznění 167 dolů a 13 těžeb s kapacitou 90 milionů tun, se produktivita průmyslu neustále zvyšovala. V roce 1958 se země poprvé stala světovým lídrem v těžbě uhlí - 493,2 mil. t. Po 30 letech dosáhla těžba uhlí svého vrcholu 771,8 mil. t, čímž se SSSR stal třetí zemí světa po r. USA a Čína [9] [18] [19] .

Přesto zařízení postupně zastarávalo, bezpečnost práce neodpovídala novým standardům, proto v Mezhdurechensku začaly v roce 1989 stávky horníků . Restrukturalizace průmyslu a zpoždění mezd v 90. letech vedly k další stagnaci v uhelném průmyslu [20] [21] . Vláda však stále držela ceny energetických zdrojů, protože jejich růst hrozil až 17násobným zdražením některých průmyslových výrobků. Dotace na podporu průmyslu v letech 1992-1993 činily 5-6 miliard USD, ačkoli pouze 6,3 % podniků v této sféře pracovalo se ziskem a většina zařízení byla velmi zastaralá [22] [23] [24] [25] . Kvůli modernizaci průmyslu plánovaly úřady uzavřít nejméně 90 dolů, ale bylo zlikvidováno více než 1800 podniků [26] . Výroba v moskevské oblasti prakticky ustala, v Kuzbassu a na Dálném východě  - klesla o 39 %, na Uralu - o polovinu [21] [27] . Oživení světového trhu do roku 2010 přispělo k obnovení produkce v zemi na 323 milionů tun a v Kuzbassu poprvé dosáhla 185 milionů tun [28] [26] [29] .

Pro rok 2020 ministerstvo energetiky informovalo o 275,5 miliardách tun zásob uhlí ve 146 prozkoumaných ložiskách. Ruští výrobci jich však vyvinuli pouze 17 %, protože těžba byla často nerentabilní kvůli drsným klimatickým podmínkám a špatné kvalitě produktů. Geograficky je největší pánví Kansko-Achinská pánev (více než 80 % zásob hnědého uhlí v zemi). Největší ložiska jsou Borodino , Berezovskoye a Nazarovskoye, obsahující 22 miliard tun uhelných zásob. Mezi další velké uhelné základny patří ložiska Abanskoje (30,6 mld. tun), Itatskoje (19,4 mld. tun), Uryupskoje (16,9 mld. tun) a Barandatskoje (16,3 mld. tun). Největší z hlediska rudy je Kuzněcká pánev (70 miliard tun), jejíž zásoby jsou vysoce kvalitní. Ruda pánve Pechora je převážně kamenná (40 %) s hlubokým podložím. Největší ložiska antracitu se nacházejí v Donecké pánvi , ale jejich hloubka přesahuje 1 km a mocnost vrstev je nepatrná [30] .

V roce 2020 dosáhl objem těžby uhlí v zemi 402,1 milionu tun, z toho většinu těžila povrchová jáma. Do roku 2035 vláda plánovala rozvoj nových ložisek v regionech Jakutsko , Tyva , Khakassia , Zabajkalskij kraj , Amur a Kemerovo . To pravděpodobně zajistí zvýšení produktivity uhelných těžařských podniků až na 485-668 milionů tun [31] [32] .

Rozvoj těžby uhlí však přináší zhoršení stavu životního prostředí a zdraví občanů, pro rok 2021 je již situace v profilových regionech označena za katastrofální. Například v některých městech regionu Kemerovo se uhelné doly nacházejí ve vzdálenosti několika metrů od obytných budov, neošetřené skládky vedou k podzemním požárům a obsah škodlivých látek v atmosféře může překročit normu 7–11krát. [33] [34] [26] [35] . Většina metanu v uhelném dole není zachycena, o čemž svědčí úniky detekované satelity kanadské společnosti GHGSat v dole Raspadskaja v oblasti Kemerovo – téměř 90 tun metanu každou hodinu (764 tisíc tun za rok) [36] [37 ] [38] .

Již v roce 2012 trpěl každý druhý ruský horník minimálně dvěma nemocemi z povolání [39] . S nárůstem produkce rostla i zátěž na zdravotnictví: pouze v Khakassii se v letech 2010-2020 zvýšila úmrtnost na rakovinu o 14,2 %. Nejběžnějšími rakovinami v těžebních oblastech jsou plíce , průdušnice a průdušky [40] . Podobně se v oblasti Kemerovo v letech 2009–2018 zvýšila mortalita na maligní novotvary o 4,5 % [41] [42] . Míra nemocnosti z povolání v kraji v roce 2021 převýšila republikovou 8,8krát. Úmrtnost na respirační onemocnění byla 62 na 100 tisíc lidí, oproti 39,5 v průměru v zemi [43] [44] [45] .

Uhlí v Evropě

Evropské vlády plánují snížit škody na veřejném zdraví a životním prostředí tím, že do roku 2040 odstraní uhelné elektrárny a do roku 2050 úplně vyloučí používání uhlí. Přestože v letech 1990-2021 země výrazně snížily produkci černého uhlí (z 277 na 57 milionů tun), v roce 2018 zůstal region největším světovým producentem hnědého uhlí [46] [47] [48] . Těžba probíhala v zemích EU jako Polsko , Německo , Česká republika , Bulharsko , Maďarsko , Řecko , Rumunsko , Slovensko , Slovinsko . Celkově sektor poskytl 230 tisíc pracovních míst [49] [50] . Právě vysoká zaměstnanost v uhelném průmyslu byla jednou z hlavních obtíží přechodu na bezuhlíkové hospodářství. K zajištění transformace na sociální úrovni byl povolán Fond spravedlivého přechodu ,  jehož hlavním účelem byla podpora pracovníků při uzavírání uhelných dolů a elektráren, zajištění odborné rekvalifikace [51] [52] [53] . Fond plánoval rozdělit 19,2 miliardy eur na pomoc chudým evropským zemím závislým na levné energii [54] [55] .

Dalšími mechanismy přispívajícími k transformaci evropského energetického sektoru jsou: zavedení a zvýšení emisních kvót CO 2 , vytvoření mechanismů napomáhajících ekonomické restrukturalizaci, snížení nákladů na větrnou a solární energii , spolupráce s místními odbory , majitelé uhelných společností a další zainteresované strany [56] [ 57] [53] . Zavedení těchto opatření umožnilo v letech 2015–2020 snižovat objemy výroby v průměru o 3 % ročně. Na konci tohoto období to bylo 480 milionů tun [58] [59] . Jestliže se v roce 1990 hnědé uhlí těžilo ve 13 zemích regionu (671 mil. tun), pak do roku 2021 hlavní produkce klesla na 6 z nich: z 277 mil. tun 46 % poskytlo Německo, Polsko – 19 %, resp. Česká republika – 11 %, Bulharsko  – 10 %, Rumunsko  – 6 %, Řecko  – 4 %, zbytek – pouze 3 %. Země jako Španělsko , Chorvatsko , Itálie , Francie a Rakousko v tomto období zcela opustily rozvoj hnědého uhlí [60] [61] [62] .

Na začátku roku 2020 zůstaly náklady na elektřinu ze spalování uhlí poměrně nižší než náklady na plyn nebo obnovitelné zdroje. A uhlí stále zajišťovalo zhruba pětinu energetické bilance zemí EU [48] [51] [49] [50] . Roční spotřeba uhlí na obyvatele byla 1,2 tuny, což bylo více než celosvětová úroveň (1 tuna). V roce 2018 tedy tento druh paliva vyrobil 592 TWh, celková kapacita uhelných elektráren dosáhla 99 GW, hnědého uhlí - 52 GW [47] [63] . Polovina uhelných elektráren provozovaných v 90. letech však již byla uzavřena nebo měla stanoveno datum likvidace [59] . Celkově země EU v roce 2020 spotřebovaly 144 milionů tun černého uhlí (o 63 % méně než o tři desetiletí dříve), v roce 2021 - 160 milionů tun průmyslových výrobků. Hlavními spotřebiteli bylo Polsko (41 %) a Německo (23 %), zatímco Francie, Nizozemsko , Itálie a Česká republika utratily po 3–6 %. Spotřeba hnědého uhlí ve stejných letech činila cca 240 mil. tun a 277 mil. tun, z čehož hlavní podíl byl v Německu, Polsku, České republice, Bulharsku, Rumunsku a Řecku [61] .

Vzhledem k tomu, že produkce uhlí v regionu klesá rychleji než jeho spotřeba, jsou země regionu vysoce závislé na dovozu energie: do roku 2020 zajišťovaly místní těžařské podniky pouze 39 % potřeb regionu. Řecko, Lucembursko , Chorvatsko , Rumunsko, Kypr , Belgie a Švédsko dovezly více, než bylo potřeba pro provoz uhelných elektráren, aby bylo zajištěno nouzové zásobování. Největším dodavatelem regionu bylo Rusko, které poskytlo až 56 % [49] [64] [60] [47] . Se začátkem ruské invaze na Ukrajinu v únoru 2022 začaly růst ceny všech energetických zdrojů. Ve srovnání s plynem zůstalo využití uhlí rentabilní, a to i s uhlíkovými kvótami . První dva měsíce konfliktu evropské země pokračovaly v dovozu ruského uhlí, ale pod tlakem veřejnosti se politici vyslovili pro opuštění ruského uhlí [65] [66] [67] . Ke snížení závislosti regionu byl vyzván pátý balíček protiruských sankcí , který zavedl zákaz nákupu energetických zdrojů [68] [69] . Evropské země byly nuceny hledat nové dodavatele a zvyšovat svou vlastní produkci: od dubna 2022 se produkce uhlí v pěti největších evropských producentských zemích zvýšila o 27 % ve srovnání se stejným obdobím loňského roku [66] . Změny v energetice přivedly veřejnost k obavám, že nebudou splněny ekologické cíle úřadů, přestože politici deklarovali svůj záměr dostát svým zákonným závazkům snížit do roku 2030 emise skleníkových plynů o 55 % oproti roku 1990 [70]. [71] [72] .

Světový trh s uhlím

Od roku 2017 bylo uhlí z hlediska hodnoty na 16. místě [73] ve světovém obchodu. Celkový objem trhu se odhaduje na 122 miliard amerických dolarů

Největšími vývozci byli:

• Austrálie 39 % (47 miliard dolarů)
• Indonésie 16 % (18,9 miliardy dolarů)
• Rusko 13 % (16,1 miliardy dolarů)
• 8,7 % v USA (10,6 miliardy USD)
• Kolumbie 6,3 % (7,63 miliardy dolarů)
• Jižní Afrika 5,1 % (6,23 miliardy dolarů)

Největšími dovozci byli:

• Japonsko 16 % (19,5 miliardy dolarů)
• Indie 16 % (19,4 miliardy dolarů)
• Čína 15 % (17,8 miliardy dolarů)
• Jižní Korea 11 % (13,3 miliardy dolarů)
• další asijské země (5,68 miliardy dolarů)

Největší producenti uhlí (USA):

V roce 2004 byla výroba:

• Peabody Energy  – 198 milionů tun. (v roce 2021 - 130,1 milionů tun.)
• Archové uhlí  - 123 milionů tun. (v roce 2021 - 73,05 milionů tun.)
• Consol Energy  – 228 milionů tun. (v roce 2021 - 23,86 milionů tun.)
• Nadace - 61 milionů tun.
• Massey - 42 milionů tun.

Spotřeba

Spotřeba uhlí v milionech tun.

Aplikace

V Anglii se v roce 1735 naučili tavit litinu na uhlí. Využití uhlí je různorodé. Používá se jako palivo pro domácnost, energetické palivo, palivo pro parní železniční dopravu, surovina pro hutní a chemický průmysl a také pro získávání vzácných a stopových prvků z něj. Velmi perspektivní je zkapalňování (hydrogenace) uhlí za vzniku kapalného paliva. Na výrobu 1 tuny ropy se spotřebují 2-3 tuny uhlí, během embarga si díky této technologii JAR téměř kompletně zajistila palivo. Umělý grafit se získává z uhlí.

Ekonomie

Náklady na uhlí v různých oblastech se velmi liší, protože velký vliv má kvalita uhlí a náklady na dopravu. Obecně se ceny v Rusku pohybují od 60-400 rublů za tunu (2000) do 600-1300 rublů za tunu (2008). Na světovém trhu dosáhla cena 300 USD za tunu (2008) [75] , poté klesla na 3500–3650 rublů za tunu (2010).

Zplyňování uhlí

Tento směr využití uhlí je spojen s jeho tzv. „neenergetickým“ využitím. Hovoříme o zpracování uhlí na jiné druhy paliva (například na spalitelný plyn, středoteplotní koks apod.), předcházející nebo doprovázející výrobu tepelné energie z něj. Například v Německu během druhé světové války byly technologie zplyňování uhlí aktivně využívány k výrobě motorového paliva . V Jihoafrické republice se v závodě SASOL s využitím technologie vrstveného zplyňování pod tlakem, jejíž první vývoj proběhl také v Německu ve 30-40. letech 20. století, v současnosti vyrábí více než 100 druhů výrobků z hnědé uhlí. Tento proces zplyňování je také známý jako " Lurgiho proces ".

V SSSR byly zejména technologie zplyňování uhlí aktivně vyvíjeny ve Výzkumném a konstrukčním ústavu rozvoje Kansko-Achinské uhelné pánve ( KATEKNIIugol ) za účelem zvýšení efektivity využití hnědého uhlí Kansk-Achinsk. Pracovníci ústavu vyvinuli řadu unikátních technologií pro zpracování nízkopopelnatého hnědého a černého uhlí. Tato uhlí lze podrobit energeticky technologickému zpracování na tak hodnotné produkty, jako je středoteplotní koks , který může sloužit jako náhrada klasického koksu v řadě hutních procesů, hořlavý plyn , vhodný např. pro spalování v plynových kotlích jako např. náhrada za zemní plyn a syntézní plyn , který lze použít při výrobě syntetických uhlovodíkových paliv. Spalování paliv získaných v důsledku energeticko-technologického zpracování uhlí přináší významný zisk z hlediska škodlivých emisí v porovnání se spalováním původního uhlí.

Po rozpadu SSSR bylo uhlí KATEKNII zlikvidováno a zaměstnanci ústavu, kteří se zabývali vývojem technologií zplyňování uhlí, vytvořili vlastní podnik. V roce 1996 byl v Krasnojarsku postaven závod na zpracování uhlí na sorbent a hořlavý plyn . Zařízení je založeno na patentované technologii vrstveného zplyňování uhlí s obráceným foukáním (neboli obrácený proces vrstveného zplyňování uhlí). Toto zařízení je stále v provozu. Vzhledem k mimořádně nízkým (ve srovnání s tradičními technologiemi spalování uhlí) ukazatelům škodlivých emisí je volně umístěn v blízkosti centra města. Později byl na stejné technologii vybudován demonstrační závod na výrobu domácích briket také v Mongolsku (2008).

Některé charakteristické rozdíly mezi zplyňováním uhelného lože s reverzním tlakem a procesem přímého zplyňování, jehož jedna z variant (tlakové zplyňování) se používá v závodě SASOL v Jižní Africe. Spalitelný plyn vyrobený v invertním procesu na rozdíl od přímého procesu neobsahuje produkty pyrolýzy uhlí, takže v inverzním procesu nejsou potřeba složité a drahé systémy čištění plynu. Kromě toho je v inverzním procesu možné organizovat neúplné zplyňování (karbonizaci) uhlí. Současně se vyrábějí dva užitečné produkty najednou: středoteplotní koks (karbonát) a hořlavý plyn. Výhodou procesu přímého zplyňování je naopak jeho vyšší produktivita. V období nejaktivnějšího rozvoje technologií zplyňování uhlí (první polovina 20. století) to vedlo k téměř úplnému nezájmu o obrácený proces vrstveného zplyňování uhlí. Současné podmínky na trhu jsou však takové, že samotné náklady na středoteplotní koks, vyrobený v procesu reverzního zplyňování (karbonizace) uhlí, umožňují kompenzovat veškeré náklady na jeho výrobu. Vedlejším produktem je hořlavý plyn vhodný pro spalování v plynových kotlích za účelem získání tepla a/nebo elektrické energie, v tomto případě má podmíněně nulové náklady. Tato okolnost poskytuje této technologii vysokou investiční atraktivitu.

Další známou technologií zplyňování hnědého uhlí je energeticko-technologické zpracování uhlí na středoteplotní koks a tepelnou energii v zařízení s fluidním (fluidním) ložem paliva. Významnou výhodou této technologie je možnost její realizace rekonstrukcí standardních uhelných kotlů. Výkon kotle z hlediska tepelné energie je přitom udržován na stejné úrovni. Podobný projekt rekonstrukce typického kotle byl realizován například na povrchovém dole Berezovskij (Krasnojarské území, Rusko). Energeticko-technologické zpracování uhlí na středoteplotní koks ve fluidní vrstvě se ve srovnání s technologií vrstveného zplyňování uhlí vyznačuje výrazně vyšší (15–20x vyšší) produktivitou. [76]

Zkapalňování uhlí

Zkapalňování uhlí  je technologie výroby kapalného paliva z uhelných surovin . Umožňuje použití tradičních spotřebitelů benzínu (například motorových vozidel) v podmínkách nedostatku ropy. Toto je obecný termín pro skupinu procesů pro výrobu kapalných paliv z uhlí.

Energie

Role uhlí v energetickém mixu

V Rusku v roce 2005 činil podíl uhlí na energetické bilanci země asi 18 procent (světový průměr je 39 procent) a na výrobě elektřiny něco málo přes 20 procent. Podíl uhlí na palivové bilanci RAO UES v roce 2005 činil 26 % a zemního plynu  71 %. Kvůli vysokým světovým cenám plynu zamýšlela ruská vláda do roku 2010 zvýšit podíl uhlí na palivové bilanci RAO UES na 34 % , ale tyto plány nebyly předurčeny k uskutečnění kvůli ukončení RAO UES v roce 2008 .

Obtíže při využívání uhlí jako energetického paliva

Navzdory probíhajícím ekonomickým změnám jsou náklady na jednu tunu referenčního paliva (toe) na uhlí ve většině případů nejnižší ve srovnání s topným olejem a plynem. Hlavním problémem při využívání uhlí je vysoká úroveň emisí ze spalování uhlí - plynných i pevných ( popel ). Ve většině vyspělých zemí, v Rusku, jsou však přísné požadavky na úroveň emisí povolených spalováním uhlí. V zemích EU se u kogeneračních jednotek, které překračují normu, uplatňují přísné sankce (až 50 eur za každou vyrobenou MWh elektřiny). Východiskem ze situace je použití různých filtrů (například elektrostatických odlučovačů) v plynových potrubích kotlů, případně spalování uhlí ve formě suspenzí voda-uhel ( palivo Coal-water ) [77] . V druhém případě se vlivem nižší teploty spalování uhlí výrazně (až o 70 %) snižují emise oxidů NO x (teplota NO x ). Popel získaný spalováním uhlí lze v některých případech využít ve stavebnictví. V SSSR byly vyvinuty GOST, které umožňovaly přidávání popela do portlandských struskových cementů. Obtížnost použití popela spočívá v tom, že odstraňování popela probíhá ve většině případů hydraulickým odstraňováním popela, což ztěžuje jeho nakládání pro další přepravu a použití.

Měrné spalné teplo uhlí ve srovnání s jinými látkami

Vliv na zdraví horníků

Fosilní uhlí obsahuje škodlivé těžké kovy, jako je rtuť a kadmium (koncentrace od 0,0001 do 0,01 % hmotnosti) .

Při hlubinné těžbě uhlí může obsah vzdušného prachu překročit MPC stokrát [78] [79] . V pracovních podmínkách, které v dolech existují, je nepřetržité nošení respirátorů prakticky nemožné (při každém silném znečištění vyžadují rychlou výměnu na čištění nových respirátorů, neumožňují komunikaci apod.), což neumožňuje jejich použití jako prostředek spolehlivé prevence nevratných a nevyléčitelných nemocí z povolání - silikózy , pneumokoniózy (atd.). Proto se pro spolehlivou ochranu zdraví horníků a pracovníků uhelných podniků ve Spojených státech používají účinnější prostředky kolektivní ochrany [80] [81] .

Vliv na ekologii Země

Ve vyspělém světě roste hnutí za úplné zrušení používání uhlí k výrobě elektřiny . Britský ministr obchodu, energetiky a průmyslové strategie Alok Sharma proto v předvečer Konference OSN o změně klimatu (COP26) vyzval k úplnému odmítnutí využívání uhlí v energetice. Podle Sharmy by se vyspělé země měly ujmout vedení a pomoci rozvojovým zemím odklonit se od uhlí. Sharma zejména naléhala na banky a další finanční instituce, aby odmítly poskytovat půjčky na výstavbu uhelných elektráren [82] .

Viz také

• Palivo voda-uhel
• Dřevěné uhlí
• Obsah popela
• Uhelná makromolekula
• Světové zásoby uhlí
• parní vůz
• Výživové doplňky
• Seznam zemí podle těžby uhlí
• Uhelný důl

Poznámky

1. ↑ Palivo a jeho vlastnosti . Získáno 10. listopadu 2012. Archivováno z originálu 30. prosince 2012. (neurčitý)
2. ↑ Uhlí archivováno 31. května 2019 na BDT Wayback Machine .
3. ↑ Ministerstvo energetiky USA . Získáno 8. října 2010. Archivováno z originálu 29. října 2010. (neurčitý)
4. ↑ Zásoby uhlí zemí světa / Zheleznova N. G., Kuznetsov Yu. Ya., Matveev A. K., Cherepovsky V. F., M .: Nedra, 1983. - S. 128
5. ↑ Prigorovsky M. M. Fosilní uhlí SSSR // Věda a život: časopis. - 1935. - leden ( č. 1 ). - S. 24 .
6. ↑ Porozumění energii a energii, Timothy F. Braun a Lisa M. Glidden 2014
7. ↑ Čínské ceny uhlí rostou na nový rekord . Získáno 29. prosince 2021. Archivováno z originálu dne 29. prosince 2021. (neurčitý)
8. ↑ BP Statistical Review of World Energy June 2014.xlsx Archivováno 22. června 2014. // BP: Energy economy Archived 5. září 2014 na Wayback Machine
9. ↑ 1 2 3 Grun V. D., Rožkov A. A. Hlavní milníky v historii rozvoje uhelného průmyslu v Rusku  // Těžební průmysl.  (Ruština)
10. ↑ 1 2 K 300. výročí Kuzbass: historie průmyslového rozvoje  // Federální agentura pro využití podloží.  (Ruština)
11. ↑ Biyushkina N. I., Ostroumov N. V., Sosenkov F. S. Vznik a vývoj právní regulace a organizace řízení uhelného průmyslu v ruském státě (konec 17. - 18. století)  // Uhlí. — 2021.  (Ruština)
12. ↑ Formování životního cyklu donbaského uhelného průmyslu  // Ekonomika průmyslu. — 2009.  (Ruština)
13. ↑ Nebratenko G. G., Smirnova I. G., Foygel E. I., Studenikina S. V. Historie doněcké uhelné pánve v předsovětském období  // Uhlí. — 2021.  (Ruština)
14. ↑ Shchadov M.I. Analýza vzorců vývoje forem vlastnictví v uhelném průmyslu v 19. století  // Bulletin Irkutské státní technické univerzity. — 2003.  (Ruština)
15. ↑ Novak A. Ruský uhelný průmysl: historie na věky  // Energetická politika.  (Ruština)
16. ↑ Od ohně a vody k elektřině / Plachkov I.V. - EnergoVsesvit, 2013.
17. ↑ Petrov I. M. Uhelný průmysl Ruska před revolucí 1917  // Těžební průmysl. — 2019.  (Ruština)
18. ↑ Baeva M.A., Khansanamyan Z.Z. Kuzbass na frontu: Sibiřský týl během Velké vlastenecké války . Altajská státní lékařská univerzita (2020). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
19. ↑ Bakanov S. A. Uhelný průmysl na Uralu během Velké vlastenecké války  // Uralský historický bulletin. — 2011.  (Ruština)
20. ↑ Hornická tragédie. kdo je autor? . "Sovětské Rusko" (30. října 2003). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
21. ↑ 1 2 Khoroshilova L. S., Tarakanov A. V. Khoroshilov A. V. Stav bezpečnosti práce v uhelném průmyslu Kuzbass (90. léta XX. století - první desetiletí XXI. století)  // Bulletin vědeckého centra pro bezpečnost práce v uhlí průmysl. — 2013.  (Ruština)
22. ↑ Krasnjanskij G. Georgij Krasnjanskij: „Restrukturalizace ruského uhelného průmyslu by měla být studována na specializovaných univerzitách“ . Forbes (2017). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
23. ↑ Voronin D. V. Vliv restrukturalizace uhelného průmyslu na společensko-politické procesy v Kuzbassu v 90. letech  // Bulletin Tomské státní univerzity. Příběh. — 2008.  (Ruština)
24. ↑ Salnikova E. B., Grineva M. N. Uhelný průmysl v Rusku z hlediska zaměření na uhlíkově neutrální ekonomiku  // Universum: Ekonomie a právo. — 2022.  (Ruština)
25. ↑ O krizi v uhelném průmyslu . Státní duma (20. května 1998). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
26. ↑ 1 2 3 Churashev V. N., Markova V. M. Uhlí v 21. století: z temné minulosti do světlé budoucnosti  // Všeruský ekonomický časopis ECO. — 2011.  (Ruština)
27. ↑ Solovenko I. S. Problémy v uhelném průmyslu jako faktor růstu protestního hnutí horníků Kuzbass během přechodu na trh (1992-1999)  // Bulletin Tomské státní univerzity. Příběh. — 2012.  (Ruština)
28. ↑ Překládka uhlí: environmentální rysy v oblasti Dálného východu . Východní ekonomické fórum (5. září 2019). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
29. ↑ Pisarenko M.V. Uhelný průmysl v Rusku v dlouhodobém horizontu  // Těžební informace a analytický bulletin (vědecký a technický časopis). — 2012.  (Ruština)
30. ↑ Kiselev, 2020 .
31. ↑ Nařízení vlády o rozvoji regionu, 2020 .
32. ↑ Tichonov S. Jaká je budoucnost ruského uhlí . Speciální projekt rg.ru „Události roku“ (7. ledna 2021). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
33. ↑ Slivák, 2020 , str. 2-5, 26-35, 40-45.
34. ↑ V Kuzbassu obyvatelé Kiselevska, z nichž někteří požádali o cestu do Kanady, požadovali přesídlení celého města . Sibiř. Reality (2019-06-2019). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
35. ↑ „Dočasníky nezajímá naše životy“ . Sibiř.Reality (24. října 2018). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
36. ↑ Obrovské úniky ruského metanu vyžadují mimořádná opatření? Je to tak? . REGNUM (6. srpna 2021). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
37. ↑ Satelit zachytil „největší“ únik metanu na světě v ruském uhelném dole . CCN (15. června 2022). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
38. ↑ „Vědci maskují svůj strach“. Proč akademici chtěli skrýt data o špatné ekologii . Sibiř. Reality (31. března 2021). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
39. ↑ Khoroshilova L. S., Trofimova I. V. Zdraví pracovníků uhelného průmyslu a jeho dopad na demografickou situaci v regionu Kemerovo  // Bulletin Kemerovské státní univerzity. — 2012.  (Ruština)
40. ↑ Jak těžba uhlí ničí původní obyvatele Sibiře . ADC "Památník" (7. srpna 2020). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
41. ↑ Kozlovský S. Jak těžba uhlí změnila Sibiř. Pohled z vesmíru . BBC (5. ledna 2020). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
42. ↑ Gudimov D.V., Chemezov E.N. Nemoci z povolání v uhelném průmyslu Republiky Sakha (Jakutsko)  // Informační a analytický bulletin o těžbě. — 2014.  (Ruština)
43. ↑ Korotenko O. Yu., Panev N. I., Filimonov E. S., Panev R. N. Strukturální a funkční změny v srdci u pracovníků uhelného průmyslu  // Medicine in Kuzbass. — 2021.  (Ruština)
44. ↑ Černý sníh Kuzbass. Jak těžba uhlí ničí přírodu a lidské zdraví . Deutsche Welle (26. října 2019). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
45. ↑ Khoroshilova L. S., Tabakaeva L. M., Skalozubova L. E. K problematice nemocnosti z povolání v populaci Kuzbassu v letech 2005-2010  // Bulletin Kemerovské státní univerzity. — 2012.  (Ruština)
46. ↑ Evropská asociace pro uhlí a lignit, 2021 , pp. 14-18.
47. ↑ 1 2 3 Uhelný průmysl v Evropě, 2020 , str. 15-20.
48. ↑ 1 2 Jak se změnila produkce a využití uhlí v Evropě . Světové ekonomické fórum (19. srpna 2021). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
49. ↑ 1 2 3 Statistika produkce a spotřeby uhlí . Eurostat (2022). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
50. ↑ 1 2 CAN Europe, 2016 , str. 1-10.
51. ↑ 1 2 Uhelné oblasti v přechodu . Evropská komise (2021). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
52. ↑ O iniciativě . Evropská komise (2022). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
53. ↑ 1 2 [ https://unfccc.int/sites/default/files/resource/HR-03-06-2020%20EU%20Submission%20on%20Long%20term%20strategy.pdf Podání Chorvatskem a Evropskou komisí jménem Evropské unie a jejích členských států]  //  d Evropské komise. — 2020.
54. ↑ Uhelný průmysl napříč Evropou, 2020 , str. 1-7.
55. ↑ Fond spravedlivé transformace . Evropská komise (2019). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
56. ↑ Evropská asociace pro uhlí a lignit, 2021 , pp. 1-7.
57. ↑ Proč EU jen přechodná hotovost musí odpovídat klimatickým ambicím . Uvnitř globálního přechodu k čisté nule (16. listopadu 2020). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
58. ↑ Uhelné oblasti . Europe Beyond Coal (2021). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
59. ↑ 12 Azau , 2021 , str. 5-7.
60. ↑ 12 Česko . Produkce a spotřeba uhlí se za 2 roky snížily o třetinu . Eurostat (10. srpna 2021). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
61. ↑ 1 2 Produkce hnědého uhlí v EU-statistiky . Eurostat (2021). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
62. ↑ Produkce a spotřeba uhlí se v roce 2021 oživí . Eurostat (10. srpna 2021). Staženo: 2. května 2022.  (neurčitý)
63. ↑ Evropská asociace pro uhlí a lignit, 2021 , pp. 7-14.
64. ↑ Produkce a spotřeba uhlí se v roce 2021 oživí . Eurostat (2. května 2022). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
65. ↑ Slovinsko přijímá uhelný plán . Climate Action Network (13. ledna 2022). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
66. ↑ 1 2 FACTBOX: Konflikt na Ukrajině posiluje ambice Evropy v oblasti čisté energie uprostřed protivětru . S.P. Global (1. června 2022). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
67. ↑ Globální ceny uhlí prudce rostou, protože napětí na Ukrajině zhoršuje problémy s dodávkami . Reuters (28. ledna 2022). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
68. ↑ Slovensko podporuje zákaz dovozu ruské energie, a to i přes hrozné důsledky . Efficacité et Transparence des Acteurs Européens (11. března 2022). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
69. ↑ Factbox: Jaké jsou možnosti Evropy v případě přerušení dodávek ruského plynu? . Reuters. (27. ledna 2022). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
70. ↑ Proč válka na Ukrajině zvyšuje spotřebu uhlí v Evropě – a jeho cenu . The Economist (9. května 2022). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
71. ↑ Oživí válka na Ukrajině uhlí – nejšpinavější fosilní palivo světa? . Al Jazeera Media (25. března 2022). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
72. ↑ Ukrajinská krize ohrožuje klimatický cíl, pokud se uhlí vrátí, říká MSCI . Reuters (17. května 2022). Staženo: 18. srpna 2022.  (neurčitý)
73. ↑ Světový export a import uhlí podle atlas.media.mit.edu . Získáno 3. března 2019. Archivováno z originálu dne 2. dubna 2019. (neurčitý)
74. ↑ Dynamika spotřeby uhlí od roku 1985 do roku 2014 podle zemí . Získáno 3. března 2019. Archivováno z originálu dne 6. března 2019. (neurčitý)
75. ↑ [1]
76. ↑ Energetická technologická společnost Sibtermo (nepřístupný odkaz) . Získáno 23. března 2009. Archivováno z originálu 19. března 2009. (neurčitý) 
77. ↑ "Základy vysoce zatěžovaných kalů uhelné vody." Archivováno z originálu 4. dubna 2015. CRC Press, Taylor and Francis Group, Londýn, Velká Británie. Kniha Balkema 2013, str. 105-114.]
78. ↑ Dremov, Alexej Viktorovič. Zdůvodnění racionálních parametrů odprášení v porubu kombinovaného tunelu: dizertační práce kandidáta technických věd: 26.05.01; [Místo ochrany: Mosk. Stát hory univerzita]. - Moskva, 2010. - 148 s.
79. ↑ Kuzmichev A. S. ed. "Příručka o prašnosti v těžebním průmyslu" M.: Nedra, 1982. - 240s.
80. ↑ Jay Colinet, James P. Rider, Jeffrey M. Listak, John A. Organiscak a Anita L. Wolfe. Nejlepší postupy pro kontrolu prachu v těžbě uhlí Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci. Pittsburgh, PA; Spokane, WA. Publikace DHHS (NIOSH) č. 2010-110 2010s, 84 stran. Překlad: Nejlepší způsoby, jak snížit prašnost v uhelných dolech 2010 PDF Wiki
81. ↑ Andrew B. Cecala, Andrew D. O'Brien, Joseph Schall a kol. Příručka pro kontrolu prachu pro těžbu a zpracování průmyslových nerostů Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci. Pittsburgh, PA; Spokane, WA. Publikace DHHS (NIOSH) č. 2012-112 2012s, 312 s. Překlad: Pokyny pro ochranu proti prachu při těžbě a zpracování 2012 PDF Wiki
82. ↑ COP26: Alok Sharma nabádá státy, aby vyhnaly uhlí Archivováno 14. května 2021 na Wayback Machine , BBC, 14.5.2021

Literatura

• Vukolov S.P. , Mendeleev D.I. Coal // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.
• Levinson-Lessing F. Yu. Coal // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.

Odkazy

• Virtuální muzeum uhlí  - Kemerovo vědecké centrum.

Slovníky a encyklopedie	Velká Katalánština Skvělý norský Brockhaus a Efron okolo světa Malý Brockhaus a Efron Britannica (online) Britannica (online) Britannica (online) Pauly Wissowa Treccani Universalis
V bibliografických katalozích BNE : XX525141 BNF : 11941871n GND : 4031641-5 J9U : 987007284070105171 LCCN : sh85027307 NDL : 00570578 NKC : ph116524