4. w giel [tryb zgodno [ci] -...
Post on 01-Mar-2019
222 Views
Preview:
TRANSCRIPT
WĘGIEL
Występowanie węgla
Węgiel, jako pierwiastek, występuje:
a) w małych ilościach w stanie wolnym (grafit, diament)
b) głównie w stanie związanym:
- węglany (CaCO3, MgCO3, i innych),
- dwutlenek węgla w powietrzu CO2,
- związkach organicznych, zalicza się do nich paliwa kopalne: gaz ziemny, ropa naftowa, węgiel i biomasa.
Pochodzenie węgla
• Pochodzenie węgla, jako paliwa, jest organicznePrzekrój przez węgiel brunatny
Powstawanie węgla
•Proces konwersji substancji roślinnej w substancję węglową nazywa się uwęgleniem i dzieli się na dwie fazy: biochemiczną i geochemiczną.
Węgiel kamienny przed 300-200 mln lat
Węgiel brunatny
Lignity
przed 100 mln lat
przed 70-2 mln lat
Torf od 2 mln lat do teraz
• Węgiel zalicza się do biolitów – skał osadowych pochodzenia organicznego.
Powstawanie węgla
Z pracy Flaming F. Fradsena
materiał roślinny – torf – węgiel brunatnyfaza biochemiczna
węgiel brunatny – węgiel kamienny – antracytfaza geochemiczna
Petrografia węgla
• Litotypy : witryn, klaryn, duryn i fuzyn
(węgiel błyszczący, półbłyszczący, matowy i włóknisty)
• Mikrolitotypy (obserwowalne pod mikroskopem)
• Macerały:– grupa witrynitu,
– grupa egzynitu,
– grupa inertynitu.
Petrografia węgla: macerały
Podstawowe składniki węgla
Węgiel składa się z:
- substancji organicznej (palnej),
- substancji mineralnej (A),
- wilgoci (M).
Substancja organiczna węgla
Substancja organicznato materia powstała w czasie wzrostu organizmów Ŝywych, a następnie obumarła uległa przemianom (uwęgleniu).
Substancja organicznaskłada się z następujących pierwiastków:
C, H, O, S, N, P
i innych pierwiastków w śladowych udziałach.
Chemiczna struktura substancji organicznej węgla
Pierścienie benzenu
Zmiany struktury chemicznej węgla w procesie uwęglenia
Budowa węgla
Klasyfikacja (przemysłowo-handlowa) węgli
Potrzeba klasyfikacji węgli:
- zróŜnicowanie palenisk kotłowych
- wymagania róŜnych technologii chemiczna
- rozpowszechnienie handlu węglem
Podstawy klasyfikacji węgli
Parametry węgla oznaczane wg. PN (analizy)
– ciepło spalania (wg PN-81/G-04513 lub PN-ISO 1928:2002),
– wskaźnik wolnego wydymania (wg PN-81/G-04515),
– zawartość części lotnych w węglu (wg PN-G-04516:1998),
– wskaźniki dylatometryczne (PN-81/G-04517),
– zdolność spiekania (PN-81/G-04518).
1. Pochodzenie
2. Właściwości (parametry)
Standardowe analizy węgli
Analiza elementarna:
- udział pierwiastków: C, H, O, S, N, P, ...
Analiza techniczna– udziały w węglu:
- wilgoci,
- popiołu,
- części lotnych
- ciepło spalania.
Pochodzenie węgli a stopień uwęglenia
Według pochodzenia i stopienia uwęglenia (udział C):
� Torf: 52-60
� Węgiel brunatny: 58-77
� Węgiel kamienny: 76-93
� Antracyt: 91-93
� Grafit: ∼100
Stan węgla
Stany w jakich paliwo poddawane jest analizie:
� Stan analityczny lub powietrzno-suchy (a),
gdy wilgoć w węglu jest w równowadze z wilgocią otoczenia,
� Stan suchy ( d lub wf), po suszeniu przez dwie ponad godziny w temperaturze 105-110 oC,
� Stan suchy, bezpopiołowy (daf lub waf).
� Stan roboczy w którym paliwa jest uŜytkowane (r).
Przeliczanie wyników analiz składu paliwa
Współczynnik przeliczenia na stan:
Rodzaj
przeliczenia Roboczy r
Analityczny a
Suchy d
Suchy bezpopiołowy
daf
Ze stanu Roboczego r 1 ar WW −−1
1
rW−1
1
rr AW −−1
1
Ze stanu
analitycznego a 1
1 ar WW +− 1 aW−1
1
aa AW −−1
1
Ze stanu suchego d 1
1 rW−
1
1 aW− 1 dA−1
1
Ze stanu
daf 1
1 rr AW −−
1
1 aa AW −−
1
1 dA− 1
Schematyczne rozróŜnienie stanów węgli
substancja organiczna popiół
częś
ci r
ozkł
adu
subs
tanc
ji m
iner
alne
j
wil
goć
higr
osko
pijn
a w
stan
ie p
owie
trzn
o-su
chym
wilg
oć p
rzem
ijają
ca(p
owie
rzch
niow
a)
subst. mineralna w
węgiel w stanie suchym
c + h + o + n + s + a + w = 1
węgiel w stanie powietrzno-suchym (stan analityczny)
węgiel surowy (stan roboczy)
karbonizat części lotne
Podziały węgli
• W polskiej klasyfikacji węgle dzieli się na:– grupy (klasy),
– typy,
– sortymenty.
Podział węgli na grupy (klasy)
•Grupę paliwa określa dwucyfrową liczbę xy:
- pierwsza określa klasę ze względu na stopień uwęglenia,
- druga miejsce paliwa w obrębie grupy:
- x – klasa, y - miejsce w klasie.
Grupy (klasy) węgli
• Drewno: 01-09
• Torf: 11-19
• Węgle brunatne: 21-29
• Węgle kamienne: 31-39
• Antracyty: 41 i wyŜej
• Grafit: 50
Klasyfikacjawęgli energetycz-nych
Typ węgla
Pomiary klasyfikacyjne
Zastosowanie węgla
zawartość części lotnych
Vdaf
wg PN-81/G-045516
zdolność spiekania
RIwg PN-81/
G-4518
dylatacjab
wg PN-81/G-04517
wskaźnik wolnego
wydymania SI
wg PN-81/G-04515
ciepło spalania
Qdaf
wg PN-81/G-04513
Nazwa WyróŜ-nik
% % kJ/kg
Węgiel płomie
nny
31.1 Po-wyŜej
28
poniŜej lub równe 5
nie normalizuj
e się
nie normalizuj
e się
poniŜej lub
równe 31000
węgiel do celów energetycznych do wszystkich typów palenisk pyłowych; węgiel do czadnic
31.2 Po-wyŜej 31000
Węgiel gazowo
-płomie
nny
32.1
Po-wyŜej
28
powyŜej 5 do 20
nie norma-lizuje
się
Węgiel do celów energetycznych do wszystkich typów palenisk; węgiel do wytlewania i do czadnic
32.2 powyŜej 20 do 40
węgiel do celów energetycznych; do palenisk rusztowych, komorowych i wszystkich typów palenisk pyłowych; węgiel do wytlewania i do gazowni
Węgiel gazowy
33Po-
wyŜej28
powyŜej 40 do 55
węgiel do celów energetycznych; do palenisk rusztowych i wszystkich typów palenisk pyłowych; węgiel do pieców przemysłowych o szczególnych wymaganiach; węgiel do gazowni i do mieszanki do produkcji koksu w koksowniach
Składniki węgla: substancja organiczna
Substancja organiczna składa się głównie z:
- C i H,
ponadto z:
- O, S, N, i P oraz pierwiastków śladowych.
Rozkład termiczny substancji organicznej
Po podgrzaniu powyŜej 600 oC substancja organiczna węgla rozkłada się na:
- części lotne,
- pozostałość koksową (karbonizat)
Analiza elementarna substancji organicznej
Paliwo C H O N + SZawartość części
lotnych, %
DrewnoTorfWęgiel brunatny
Węgiel kamienny
Antracyt
505870
82
94
65,55
5
3
4334,524
12
3
12
0,8
0,8
ślady
756550
35
5
Składniki węgla: Substancja mineralna
Dzieli się na:
- wewnętrzną (pochodzącą z substancji węglotwórczej)
- zewnętrzną (skała płonna, i naniesione: piasek i glina)
Udział substancji mineralnej w węglu: 2-60%
WaŜniejsze składniki substancji mineralnej węgla
- krzemionka (kwarc),
- minerały ilaste (kaolinit, ilit),
- tlenki (np. tlenek Ŝelaza: hematyt)
- węglany (kalcyt, dolomit)
- siarczki i siarczany.
Składniki węgla: wilgoć (5-60%)
Składa się z:
- wilgoci przemijającej(nie jest związana z substancją organiczną, moŜe być usunięta przez suszenie w temperaturze pokojowej – stan powietrzno-suchy lub analityczny (a))
- wilgoć higroskopijnej (jest związana z substancją organiczną, moŜna ją usunąć z węgla podgrzewając go do 105-110 oC, stan suchy (d))
Udział waŜniejszych pierwiastków w węglu
Węgiel C: 50-93%
Wodór H: 2-5%
Siarka S: 1-5 (11)%
w siarczkach (FeS2)
w siarczanach (CaSO4, FeSO4)
Charakterystyka polskich, energetycznych węgli kamiennych
Węgle kamienne: typy 31-33
Rodzaj węglaWartość opałowa
kJ/kg
Udział popiołu
%
Udział siarki
%
Udział wody
%
JaworznickiMikołowskiDąbrowsko-siemianowskiKatowicko-chorzowskiRybnickiLubelski
18 40020 10021 800
23 500
20 10018 850
20−242020
20
20−2725
1,25−1,51,50,6
0,8
0,7−1,31,2
16−20128
5
99
Węgle energetyczne (cd)
Charakterystyka polskich węgli kamiennych -energetycznych
Wu = 18-25 MJ/kg
A = 7-25%
S = 1,2%
N = 0,6-2,8%
Charakterystyka polskich, energetycznych węgli brunatnych
Węgle brunatne
Rodzaj węglaWartość opałowa
kJ/kg
Udział popiołu
%
Udział siarki
%
Udział wody
%
TuroszowskiKonińskiPątnowskiAdamowskiBełchatowski
8 4009 2009 2008 0008 800
12,2−205,8−6,3
10,69,810,6
0,600,25−0,35
0,780,250,60
42−5050−54
505050
Węgle energetyczne (cd)
Charakterystyka polskich węgli brunatnych
Wu = 5,6-11,7 (średnio 8,5) MJ/kg
A = 4-25 (średnio 12,0)%
S = 0,2-1,7 (średnio 0,7)%
N = 0,6-2,0%
Występowanie węgla w Polsce 1Węgiel kamienny
Zagłębia węgla kamiennego:
- górnośląskie,
- dolnośląskie
- lubelskie
Występowanie węgla w Polsce 2Węgiel kamienny
ZagłębieZasoby
udokumentowane, %Zasoby
perspektywiczne, %
GZWDZWLZW
88,211,10,7
43,756,10,3
Występowanie węgla w Polsce 3Węgiel brunatny
Zagłębia:
- adamowsko-konińskie
- bełchatowskie (Szczerców)
- turoszowskie
- sieniawskie.
Zasoby łączne: 40 mld Mg
Zasoby udokumentowane: 13-14 mld Mg
Zasoby operatywne; 3,5 mld Mg
Występowanie węgla w Polsce 4Węgiel brunatny
Zasoby i rezerwy węgla
PaliwoŚwiat
mld MgPolskamld Mg
Węgiel kamienny
rezerwy
zasoby
630
7000–14000
30
130
Węgiel brunatny
rezerwy
zasoby
250
880
12–13
30–40
ZuŜycie węgla
WęgielŚwiat
mld MgPolska mln Mg
Kamienny 3,7 100
Brunatny 0,944 62
Roczne zuŜycie węgla w Polsce i na świecie
Ceny węgla
Porównanie kosztów ogrzewania
Koszty wytwarzania energii Polsce
top related