Наиболее часто встречающейся классификацией ископаемых углей для целей применения в качестве топлива на ТЭС (энергетических углей) является их разделение на казенные и бурые. Часто из каменных углей выделяют отдельное семейство — антрациты. Основанием такой классификации (табл. 12.2) служит показатель отражения витринита (%). Он, согласно ГОСТ 17070-87, представляет собой «отношение интенсивности светового потока установленной длины волны, отраженного от полированной поверхности материалов группы витринита (гуминита), к интенсивности светового потока, падающего перпендикулярно на эту поверхность, выраженное в процентах».
Таблица 12.2. Подразделение углей на виды
Вид угля | Показатель отражения витринита R, % | Теплота сгорания Qafs, МДж/кг | Летучие Vdaf, % |
Бурый | Менее 0,5 | 23,87 и менее | — |
Каменный | От 0,5 до 2,39 вкл. | Свыше 23,87 | 9 и более |
Антрацит | 2,4 и более | — | Менее 9 |
Примечание. Угли с показателем отражения витринита R менее 0,5 % и теплотой сгорания Qafs свыше 23,87 МДж/кг относят к каменным; угли с отражательной способностью витринита, равной 0,5 % и более, и теплотой сгорания Qafs, равной 23,87 МДж/кг и менее, относят к бурым.
Каменный уголь — это твердое горючее полезное ископаемое растительного происхождения с более высоким содержанием углерода и большей плотностью, чем у бурого угля. Представляет собой плотную породу черного, иногда серо-черного цвета с блестящей, полуматовой или матовой поверхностью. Содержит от 75 до 97 % углерода; 1,5—5,7 % водорода; 1,5—15 % кислорода; 0,5—4 % серы; до 1,5 % азота; 2—45 % летучих веществ; количество влаги колеблется от 4 до 14 %; золы — обычно от 2—4 до 45 %. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу каменного угля, не должна быть менее 23,87 МДж/кг (5700 ккал/кг).
Каменный уголь образуется из продуктов разложения органических остатков высших растений, претерпевших изменения (метаморфизм) в условиях давления окружающих пород земной коры и сравнительно высокой температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменного угля последовательно увеличивается содержание углерода и одновременно уменьшается количество кислорода, водорода, летучих веществ; изменяются также теплота сгорания, способность спекаться и др.
На изменении этих качеств, определяемых по результатам термического разложения угля (выход летучих веществ, характеристика нелетучего остатка), строится принятая в России (а ранее— СССР) промышленная классификация каменных углей по маркам:
- длиннопламенные (Д);
- газовые (Г);
- газовые жирные (ГЖ);
- жирные (Ж);
- коксовые жирные (КЖ);
- коксовые (К);
- отощенные спекающиеся (ОС);
- тощие (Т);
- слабоспекающиеся (СС);
- полуантрациты (ПА);
- антрациты (А).
Теплота сгорания горючей массы каменного угля последовательно возрастает от 32,4 МДж/кг (7750 ккал/кг) у марки Д до 36,2—36,6 МДж/кг (8650—8750 ккал/кг) у марки К и снижается до 35,4—33,5 МДж/кг (8450—8000 ккал/кг) у марок ПА и А.
Примерно на таких же принципах, как в России, построены классификации каменного угля в ряде стран Западной Европы. Кроме того, существует международная классификация каменных углей, основанная на содержании летучих веществ, спекаемости, коксуемости и отображающая технологические свойства.
Бурый уголь (называемый за рубежом «лигнитом») — горючее ископаемое растительного происхождения, представляющее собой переходную форму от торфа к каменному углю. От торфа он отличается большей плотностью и меньшим содержанием различимых растительных остатков, от каменных углей — главным образом окраской бурых тонов (от кофейного и палевого до черного). Бурый уголь быстро раскалывается на воздухе на мелкие куски.
Для бурых углей характерны наличие гуминовых кислот, высокая гигроскопичность и влажность. В горючей массе бурого угля содержание углерода 55—78 %, водорода 4—6,5 % и более, кислорода 15—30 %. Теплота сгорания горючей массы составляет от 1800 до 7000 ккал/кг, выход первичной смолы 5—20 % и более; содержание летучих веществ в зависимости от петрографического состава колеблется от 65 до 40 %.
По принятой в России промышленной классификации бурые угли делятся на три технологические группы:
- Б1 — с влажностью свыше 40 %;
- Б2 — 30-40%;
- Б3 — менее 30 %.
Основными потребителями энергетического угля являются пылеугольные ТЭС и котельные, которые используют его в качестве технологического топлива для производства тепловой и электрической энергии. Кроме того, он используется населением и предприятиями в качестве топлива для обогрева помещений.
Основные центры угледобычи расположены в Сибири и на Дальнем Востоке. Добыча угля в европейской части России ведется в относительно небольших объемах в Южном федеральном округе (Ростовская область), Северо-западном федеральном округе (Республика Коми) и на Урале. В Центральном федеральном округе в последние годы возобновилась добыча угля в Подмосковном бассейне.
Несмотря на рыночный (в отличие от газа) характер торговли энергетическими углями, существует принципиально такой же, как и в случае газа, регламентированный государством порядок оформления топливного режима. Бизнес-процессы установления вида топлива для угольных ТЭС не отличаются от тех, которые применяются для газовых, за исключением необходимости согласования технической возможности поставки топлива и эффективности его использования. Решение об установлении вида топлива — угля для ТЭС принимает МЭРТ по ходатайству органа исполнительной власти субъекта Российской Федерации, на территории которого будет находиться объект.
