Применение угля в промышленности и других областях

Уголь добывается из земли путем добычи полезных ископаемых. Применение каменного угля основано на возможности гореть и давать тепло. Именно эта форма наиболее востребована.

Большая часть добываемого каменного угля транспортируется поездами на электростанции, где он сжигается для получения пара. Пар вращает турбины, которые производят электричество.
Уголь является крупнейшим источником энергии для производства электроэнергии во всем мире. К сожалению, это также один из крупнейших мировых источников выбросов углекислого газа.

Основное применение – сжигание

Энергия при применении сжигания каменного угля может быть описана его теплотворной способностью, которая составляет около 24 МДж/кг.

Сжигание угля обеспечивает электроэнергию для многих энергетических целей. Кроме того это важнейшее топливо для производства стали и цемента, а также для других видов промышленной деятельности. Обычно на 1 кг угля требуется от 7 до 8 кг воздуха в зависимости от содержания полезного ископаемого (углерод, водород, азот, кислород, сера, зольность и калорийность) и эффективности сжигания для полного сгорания. На практике полное сгорание будет достигнуто при избытке подаваемого воздуха, и это зависит от типа используемого оборудования для сжигания угля.

Оборудование для сжигания

Как правило, существует три типа оборудования для сжигания при применении каменного угля:

  1. Топочные котлы и печи. В топочные котлы помещают каменный уголь в стационарную колосниковую печь, где первичный воздух подается ниже колосниковой решетки, а вторичный воздух подается над колосниковой решеткой для повышения полного сгорания топлива.применение каменного угля
  2. В псевдоожиженном слое. Сжигание в псевдоожиженном слое-это способ сжигания, при котором топливо турбулентно перемешивается и наддувается воздух. За счет этого происходит лучшее смешение воздуха и топлива, что приводит к эффективным химическим реакциям и теплопередаче. Механизированное ворошение кусков утоплива дает высокую эффективностью сгорания, работающею при температуре около 750-950 °C. К преимуществам этого способа относятся минимальное тепловое образование NOx и высокая эффективность удаления SO2 из продуктов сгорания. Сжигание может происходить под атмосферным или высоким давлением в циркулирующем кипящем слое котла. Камеры сгорания мощностью 70-80 МВт широко используются на угольных электростанциях. применение каменного угля
  3. Сжигание пылевидного топлива. Сжигание пылевидного топлива – это метод сжигания при котором уголь измельчается в порошок и воспламененяется в потоке дымовых газов. Таким образом, данный способ позволяет обеспечить максимальный избыток воздуха (за счет высокой площади поверхности угля) для обеспечения наиболее эффективного и полного сгорания.как применяется уголь

Использование угля различных видов имеет различное применение. Паровой уголь (также называемый термическим) в основном используется в производстве электроэнергии, в то время как коксующийся уголь (металлургический) используется в производстве стали.

Применение каменного угля имеет тесную связь с электричеством, сталью и цементом с точки зрения использования энергии во всем мире:

  • производство электроэнергии:
    обеспечивает более 40% электроэнергии во всем мире;
  • производство стали:
    мировое производство стали зависит от угля. Около 70-80 % производимой сегодня стали использует это полезное ископаемое. История производства железа подтверждает применение угля для его изготовления;
  • изготовление цемента:
    является важным источником энергии, необходимой в процессе производства цемента и бетон строительный материал. Используется в качестве основного топлива для вращающихся печей, а угольная зола  для производства цемента.

Применение в других областях

Уголь также можно использовать в качестве жидкого топлива. В прошлом году во всем мире было использовано около 5,9 миллиарда метрических тонн каменного и 909 миллионов метрических тонн бурого.
С 2000 года мировое потребление угля растет немного медленнее чем природного газа. На пять крупнейших потребителей Китай, Соединенные Штаты, Индию, Россия и Южную Африку — приходится 80% всего мирового потребления угля.

Другими важными потребителями этого топлива являются глиноземные заводы, производители бумаги, химическая и фармацевтическая промышленность.
Из побочных продуктов угля можно получить несколько химических материалов. Очищенная каменноугольная смола используется в производстве химических веществ, таких как креозотное масло, нафталин, фенол и бензол. Аммиачный газ, извлекаемый из коксовых печей, используется для производства солей аммиака, азотной кислоты и сельскохозяйственных удобрений.

Тысячи различных продуктов содержат уголь или его побочные продукты в качестве компонентов: мыло, аспирин, растворители, красители, пластмассы и волокна, такие как вискоза и нейлон.

Применение каменного угля также является важным ингредиентом для следующих продуктов:

  • активированный уголь – используется в фильтрах для очистки воды и воздуха, а также в аппаратах для диализа почек;
  • углеродно-волоконном чрезвычайно прочном, но легком армирующем материале используемом в строительстве;
  • в качестве антисептиков, водоотталкивающих средств, смол, косметических средств, шампуней для волос и зубных паст.

Недостатки этого вида энергии

Однако имеются выбросы от сжигания и в процессе добычи, переработки, а также воздействия на качество грунтовых и речных вод. При производстве энергии путем сжигания угля на угольных электростанциях много выбросов CO2 из образующихся дымовых газов. Выбросы электростанции также включают в себя другие загрязняющие вещества, такие как оксиды азота, диоксид серы, твердые частицы и тяжелые металлы (такие как ртуть), которые влияют на качество воздуха и здоровье человека.

В ответ на все более жесткую экологическую политику и нормативные акты разрабатываются технологии “низкоуглеродных” технологий для сокращения вредных выбросов и повышения эффективности этих электростанций.