3.Анализ конечного потребления угля.
Применение угля многообразно. Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырье для металлургической и химической промышленности, для извлечения из него редких и рассеянных элементов. Перспективным является сжижение (гидрогенизация) угля с образованием жидкого топлива. Из каменных углей получают искусственный графит.
Основные направления потребления угля в России это тепловые электростанции. Тепловые электростанции потребляют порядка 123 млн. тонн, включая около 29 млн. тонн завозимого из Казахстана экибастузского угля. На экспорт было отправлено 115 млн. тонн угольной продукции. В адрес отечественной металлургии было поставлено около 40 млн. тонн коксующихся углей. Более 55 млн. тонн угольной продукции приходится на прочие направления, включая население, агропромышленный комплекс и коммунально-бытовые нужды. Основные угольные активы сконцентрированы в 15-ти управляющих компаниях (холдингах), которые обеспечивают 82% от общего производства угля в России.
Из перевозимых по России 290 млн. тонн угольной продукции, около 100 млн. тонн приходится на концентраты и сортовые угли, 190 млн. тонн перевозится в рядовом виде.
На рис.3 показана структура потребления угля в России.
Рис.3. Структура потребления угля в России, %.
При добыче и обогащении углей побочными продуктами являются шахтные и вскрышные породы, отходы углеобогащения.
Шахтные отвальные породы - аргиллитами, алевритами, песчаниками, известняками. Они обладают высокой плотностью и трудно размокают в воде. Их относят к малопластичному или непластичному глинистому сырью.
В производстве строительных материалов интерес представляют отходы углеобогащения, которые характеризуются наименьшими колебаниями состава и свойств. Содержание угля, не выделенного в процессе обогащения, может достигать 20%. Отходы углеобогащения представлены обычно в виде кусков крупностью 8—80 мм.
В топках тепловых электростанций при сжигании твердых видов топлива образуется зола в виде пылевидных остатков и кусковой шлак, и золошлаковые смеси- продукты высокотемпературной (1200—1700 °С) обработки минеральной части топлива.
Зольная часть Донецкого, Печорского, Кузнецкого, Карагандинского и ряда других бассейнов содержит не более 8—10% СаО. Высококальциевая зольная частью с содержанием СаО 15—40% с каменными и бурыми углями -ряд бассейнов Средней Азии и Сибири.
Топливо сжигают в слое над колосниковой решеткой мелкими кусками или при вдувании в пылевидном состоянии. Золы пылевидного сжигания проходят высокотемпературную обработку. Они имеют однородный химический состав и небольшое содержание несгоревших частиц топлива. Часть золы оседает на трубах котла, поде и стенках топки, а основная ее масса (зола-унос) уносится с дымовыми газами, улавливается и скапливается в бункерах. От туда удаляется потоком воды или пневмотранспортом. На большинстве ТЭС применяется система Тидро-удаления для транспортирования золошлаковых смесей в отвалы.
Для применения золы в производстве строительных материалов предпочитают применять систему пневмоудаления золы. Она позволяет поставлять золу потребителям в сухом виде, с меньшим содержанием несгоревших частиц и предотвращать ее смерзание в отвалах зимой.
Наиболее эффективные золоуловители- электрофильтры. Их КПД равен 95-—97%. Сегодня установки для сухого золоудаления имеются на ряде тепловых электростанций. Количество улавливаемой золы превышает 10 млн т в год.
В связи с интенсификацией процессов сжигания твердого топлива и переходом к использованию в тепловой энергетике многозольных видов углей и сланцев перспективно применять топки с жидким шлакоудалением. Продуктами жидкого шлакоудаления из энергетических топок являются топливные гранулированные шлаки, которые образуемые в результате быстрого охлаждения водой минерального расплава. Жидкое шлакоудаление происходит за счет подогрева воздуха до температуры около 700 °С или снижения температуры плавления минеральной части топлива при добавке к ней флюса.
Шлаки, образуемые при более высоких температурах, в отличие от золы, практически не содержат несгоревшее топливо и имеют большую однородность. Его удаляют гидравлическим или сухим способом.