12.6: Вугілля

Вугілля (від давньоанглійського терміна кол, що означало «мінерал скам'янілого вуглецю» з 13 століття) - горюча чорна або коричнево-чорна осадова порода, яка зазвичай зустрічається в гірських пластах у шарах або жилах, які називаються вугільними пластами або вугільними пластами. Більш тверді форми, такі як антрацитове вугілля, можуть розглядатися як метаморфічні породи через більш пізнього впливу підвищеної температури і тиску. Вугілля складається в основному з вуглецю разом із змінною кількістю інших елементів, головним чином водню, сірки, кисню та азоту.

Малюнок 1. Бітумне вугілля

Протягом історії вугілля використовувалося як енергетичний ресурс, в основному спалювався для виробництва електроенергії та/або тепла, а також використовується в промислових цілях, таких як переробка металів. Викопне паливо, вугілля утворюється, коли мертва рослинна речовина перетворюється на торф, який, в свою чергу, перетворюється на буре вугілля, потім суббітумне вугілля, після цього бітумне вугілля, і, нарешті, антрацит. Це включає біологічні та геологічні процеси, які відбуваються протягом тривалого періоду. Управління енергетичної інформації США оцінює запаси вугілля в 948 × 10 ⁹ коротких тонн (860 Gt). Одна оцінка ресурсів становить 18 000 Гт.

Вугілля є найбільшим джерелом енергії для генерації електроенергії у всьому світі, а також одним з найбільших у світі антропогенних джерел викидів вуглекислого газу. У 1999 році світові валові викиди вуглекислого газу від використання вугілля становили 8,666 млн тонн вуглекислого газу. У 2011 році світові валові викиди від використання вугілля склали 14 416 млн тонн. Виробництво електроенергії на вугіллі виділяє близько 2,000 фунтів вуглекислого газу за кожну вироблену мегават-годину, що майже вдвічі перевищує приблизно 1100 фунтів вуглекислого газу, що виділяється електричною установкою на природному газі за вироблену мегават-годину. Через цю більш високу вуглецеву ефективність виробництва природного газу, оскільки ринок у Сполучених Штатах змінився, щоб зменшити вугілля та збільшити виробництво природного газу, викиди вуглекислого газу впали. Вимірювані в першому кварталі 2012 року були найнижчими з усіх зафіксованих за перший квартал будь-якого року з 1992 року. У 2013 році глава кліматичного агентства ООН порадив, що більшість світових запасів вугілля слід залишити в землі, щоб уникнути катастрофічного глобального потепління.

Вугілля видобувається з землі шляхом видобутку вугілля, або під землею шахтним видобутком, або на рівні землі шляхом видобутку відкритих кар'єрів. З 1983 року провідним світовим виробником вугілля є Китай. У 2011 році Китай видобув 3,520 млн т вугілля — 49,5% від 7,695 млн т світового видобутку вугілля. У 2011 році іншими великими виробниками були США (993 млн т), Індія (589), Європейський Союз (576) і Австралія (416). У 2010 році найбільшими експортерами були Австралія з 328 млн т (27,1% світового експорту вугілля) та Індонезія з 316 млн т (26,1%), тоді як найбільшими імпортерами були Японія з 207 млн т (17,5% світового імпорту вугілля), Китай з 195 млн т (16,6%) та Південна Корея з 126 млн т. тонн (10,7%).

ФОРМУВАННЯ

У різний час в геологічному минулому Земля мала густі ліси в низинних водно-болотних районах. Через природні процеси, такі як затоплення, ці ліси були поховані під ґрунтом. Оскільки над ними осідає все більше грунту, вони стискалися. Температура також підвищувалася, коли вони опускалися все глибше і глибше. Оскільки процес тривав, рослинна речовина була захищена від біодеградації та окислення, як правило, брудом або кислою водою. Це захопило вуглець у величезних торф'яних болотах, які зрештою були покриті та глибоко поховані відкладами. Під високим тиском і високою температурою мертва рослинність повільно перетворювалася на вугілля. Оскільки вугілля містить в основному вуглець, перетворення мертвої рослинності у вугілля називається карбонізацією.

Малюнок 2. Прибережна експозиція пласта Точка Аконі (Нова Шотландія)

Широкі, мілководні моря вугільного періоду забезпечили ідеальні умови для вугільноутворення, хоча вугілля відомо з більшості геологічних періодів. Винятком є вугільний розрив у пермсько-тріасовому вимиранні, де вугілля рідкісне. Вугілля відомо з докембрійських пластів, які передують наземні рослини - це вугілля, як передбачається, походить від залишків водоростей.

ЧИНІВ

Оскільки геологічні процеси з часом чинять тиск на мертвий біотичний матеріал, за відповідних умов його метаморфічний сорт послідовно збільшується в:

• Торф, який вважається попередником вугілля, має промислове значення як паливо в деяких регіонах, наприклад, Ірландії та Фінляндії. У зневодненому вигляді торф є високоефективним абсорбентом для розливів палива та нафти на суші та воді. Він також використовується як кондиціонер для грунту, щоб зробити його більш здатним утримувати і повільно виділяти воду.
• Буре вугілля, або буре вугілля, є найнижчим рангом вугілля і використовується майже виключно як паливо для виробництва електроенергії. Струмінь, компактна форма бурого вугілля, іноді полірується і використовується як декоративний камінь з часів верхнього палеоліту.
• Суббітумне вугілля, властивості якого варіюються від властивостей бурого до бітумного вугілля, використовується в основному як паливо для виробництва паро-електричної енергії і є важливим джерелом легких ароматичних вуглеводнів для промисловості хімічного синтезу.
• Бітумне вугілля - це щільна осадова порода, зазвичай чорна, але іноді темно-коричнева, часто з чітко вираженими смугами яскравого і тьмяного матеріалу; він використовується в основному як паливо при паро-електричній генерації, при цьому значні кількості використовуються для тепло- та енергетичних застосувань у виробництві та для зробити кокс.
• «Парове вугілля» - сорт між бітумним вугіллям і антрацитом, колись широко використовувався в якості палива для паровозів. У цьому спеціалізованому використанні він іноді відомий як «морське вугілля» в Сполучених Штатах. Дрібне енергетичне вугілля (сухі невеликі парові гайки або ДССН) використовували в якості палива для опалення побутової води.
• Антрацит, найвищий ранг вугілля, є більш твердим глянсовим чорним вугіллям, який використовується переважно для опалення житлових і комерційних приміщень. Він може бути розділений далі на метаморфічно змінене бітумне вугілля і «скам'янілу нафту», як з родовищ в Пенсільванії.
• Графіт, технічно найвищий ранг, важко запалюється і зазвичай не використовується як паливо - він в основному використовується в олівцях і, коли порошкоподібний, як мастило.

Класифікація вугілля, як правило, заснована на змісті летких речовин. Однак точна класифікація різниться в різних країнах. За німецькою класифікацією вугілля класифікується наступним чином:

Німецька класифікація	Англійське позначення	Летючі речовини%	C Вуглець%	H Водень,%	O Кисень%	S Сірка%	Вміст тепла кДж/кг
Браунколе	Буре вугілля (буре вугілля)	45—65	60—75	6.0—5.8	34-17	0,5-3	<28 470
Фламколе	полум'я вугілля	40-45	75-82	6.0-5.8	>9.8	~1	<32 870
Газове полум'я	Газ полум'я вугілля	35-40	82-85	5.8-5.6	9.8-7.3	~1	<33 910
Гасколе	Газове вугілля	28-35	85-87.5	5.6-5.0	7.3-4.5	~1	<34 960
Фетколе	Жирне вугілля	19-28	87.5-89.5	5.0-4.5	4.5-3.2	~1	<35 380
Єссколе	Кузневе вугілля	14-19	89.5-90.5	4.5-4.0	3.2-2.8	~1	<35 380
Магерколе	Нехлібопекарське вугілля	10-14	90,5-91,5	4.0-3.75	2.8-3.5	~1	35 380
Антразіт	Антрацит	7-12	> 91,5	<3.75	<2,5	~1	<35 300
Зверніть увагу, відсотки складають відсотки за масою зазначених елементів

Середні шість сортів в таблиці являють собою прогресивний перехід від англомовного суббітумного вугілля до бітумного вугілля, тоді як останній клас є приблизним еквівалентом антрациту, але більш інклюзивним (антрацит США має < 6% летких речовин).

Канельне вугілля (іноді його називають «свічковим вугіллям») - різновид дрібнозернистого вугілля високого рангу зі значним вмістом водню. Він складається в першу чергу з «екзінітних» мацералів, які зараз називають «ліптиніт».

Закон Хілта

Закон Хілта - це геологічний термін, який стверджує, що на невеликій площі, чим глибше вугілля, тим вище його ранг (сорт). Закон справедливий, якщо тепловий градієнт повністю вертикальний, але метаморфізм може спричинити бічні зміни рангу незалежно від глибини.

КОНТЕНТ

Середній вміст

Речовина	Контент
Ртуть (Hg)	0,10 ± 0,01 проміле
Миш'як (As)	1,4 - 71 проміле
Селен (Se)	3 проміле

ВИКОРИСТОВУЄ СЬОГОДНІ

Вугілля як паливо

Вугілля в основному використовується як тверде паливо для отримання електроенергії та тепла шляхом згоряння. Світове споживання вугілля склало близько 7,25 млрд тонн у 2010 році (7,99 млрд коротких тонн) і, як очікується, збільшиться на 48% до 9,05 млрд тонн (9,98 млрд коротких тонн) до 2030 року. Китай видобув 3,47 млрд тонн (3,83 млрд коротких тонн) в 2011 році. Індія виробила близько 578 млн тонн (637,1 млн коротких тонн) в 2011 році. 68,7% електроенергії Китаю припадає на вугілля. США спожили близько 13% світового загального обсягу у 2010 році, тобто 951 млн т (1,05 млрд коротких тонн), використавши 93% з них для виробництва електроенергії. 46% загальної потужності, виробленої в США, було зроблено з використанням вугілля.

Малюнок 3. Електростанція Castle Gate поблизу Helper, штат Юта, США

Коли вугілля використовується для вироблення електроенергії, його зазвичай подрібнюють, а потім спалюють (спалюють) в печі з котлом. Тепло печі перетворює котельну воду в пар, який потім використовується для обертання турбін, які обертають генератори і створюють електроенергію. Термодинамічна ефективність цього процесу була покращена з часом; деякі старі вугільні електростанції мають теплову ефективність поблизу 25%, тоді як новітні надкритичні та «надкритичні» турбіни парового циклу, що працюють при температурах понад 600° C та тиску понад 27 МПа (понад 3900 фунтів на квадратний дюйм), може практично досягти теплової ефективності понад 45% (основа LHV), використовуючи антрацитове паливо, або близько 43% (основа LHV) навіть при використанні низькосортного бурого палива. Подальші покращення теплової ефективності також досяжні завдяки вдосконаленій попередній сушці (особливо актуально для високовологого палива, такого як буре вугілля або біомаса) та технологіями охолодження.

Малюнок 4. Вугільні залізничні вагони

Альтернативним підходом використання вугілля для виробництва електроенергії з підвищеною ефективністю є електростанція комбінованого циклу комплексної газифікації (ІГКК). Замість того, щоб подрібнювати вугілля та спалювати його безпосередньо як паливо в парогенераторному котлі, вугілля можна спочатку газифікувати (див. Газифікація вугілля) для створення синтез-газу, який спалюється в газовій турбіні для виробництва електроенергії (так само, як природний газ спалюється в турбіні). Гарячі вихлопні гази з турбіни використовуються для підняття пари в парогенераторі з рекуперацією тепла, який живить додаткову парову турбіну. Теплова ефективність поточних електростанцій IGCC коливається від 39-42% (на основі HHV) або ~ 42-45% (основа LHV) для бітумного вугілля і припускаючи використання основних технологій газифікації (Shell, GE Gasifier, CB&I). Електростанції IGCC перевершують звичайні пилоподібні вугільні установки з точки зору викидів забруднюючих речовин і дозволяють відносно легко уловлювати вуглець.

Щонайменше 40% світової електроенергії надходить з вугілля, а в 2012 році близько третини електроенергії Сполучених Штатів надходило з вугілля, порівняно з приблизно 49% у 2008 році. Станом на 2012 рік у США використання вугілля для виробництва електроенергії скорочувалося, оскільки рясні поставки природного газу, отриманого шляхом гідравлічного розриву щільних сланцевих пластів, стали доступними за низькими цінами.

У Данії чистий електричний ККД >47% був отриманий на вугільній ТЕЦ Nordjyllandsværket і загальний ККД станції до 91% при когенерації електроенергії та централізованому теплопостачанні. Багатопаливна ТЕЦ Avedøreværket недалеко від Копенгагена може досягти чистої електричної ефективності до 49%. Загальна ефективність електростанції при когенерації електроенергії та централізованому теплопостачанні може досягати 94%.

Альтернативною формою спалювання вугілля є як вугільно-водяне суспензійне паливо (CWS), яке було розроблено в Радянському Союзі. CWS значно скорочує викиди, покращуючи теплову цінність вугілля. Інші способи використання вугілля - це комбінована теплова та енергетична когенерація та цикл доповнення МГД.

Загальних відомих родовищ, що видобуваються за сучасними технологіями, включаючи високозабруднюючі, низькоенергетичні види вугілля (тобто бурого, бітумного), вистачає на довгі роки. Однак споживання зростає, і максимальний обсяг видобутку може бути досягнутий протягом десятиліть (див. Світові запаси вугілля нижче). З іншого боку, багато чого, можливо, доведеться залишити в землі, щоб уникнути зміни клімату.

Коксівне вугілля та використання коксу

Малюнок 5. Коксова піч на бездимному паливному заводі в Уельсі, Великобританія

Кокс - це твердий вуглецевий залишок, отриманий з низькозольного бітумного вугілля з низьким вмістом сірки, з якого летючі складові витісняються шляхом випікання в печі без кисню при температурах до 1000° C (1,832° F), тому фіксований вуглець і залишкова зола сплавляються разом. Металургійний кокс використовується як паливо і як відновник при виплавці залізної руди в доменній печі. В результаті виходить чавун, і занадто багатий розчиненим вуглецем, тому його потрібно обробляти далі, щоб зробити сталь. У коксівному вугіллі повинно бути мало сірки і фосфору, щоб вони не мігрували на метал. Виходячи з відсотка золи, коксівне вугілля можна розділити на різні сорти. Такими сортами є:

• Сталь Grad—I (не більше 15%)
• Сталь класу - II (Перевищення 15%, але не більше 18%)
• Клас пральної техніки - I (перевищує 18%, але не перевищує 21%)
• Пральня клас - II (Перевищення 21%, але не більше 24%)
• Пральня клас - III (Перевищення 24%, але не більше 28%)
• Пральня клас - IV (перевищує 28%, але не більше 35%)

Кокс повинен бути досить міцним, щоб протистояти вазі розкривних покривів в доменній печі, саме тому коксівне вугілля так важливо при виготовленні сталі за звичайним маршрутом. Однак альтернативним шляхом є пряме відновлене залізо, де будь-яке вуглецеве паливо може бути використано для виготовлення губки або гранульованого заліза. Кокс з вугілля сірий, твердий і пористий і має теплоємність 24,8 млн БТЕ/т (29,6 МДж/кг). Деякі процеси виробництва коксу виробляють цінні побічні продукти, включаючи кам'яновугільну смолу, аміак, легкі нафти та вугільний газ.

Нафтовий кокс - це твердий залишок, отриманий при переробці нафти, який нагадує кокс, але містить занадто багато домішок, щоб бути корисним у металургійному застосуванні.

газифікація

Газифікація вугілля може бути використана для отримання синтез-газу, суміші окису вуглецю (СО) і водню (Н ₂) газу. Часто синтез-газ використовується для пожежі газових турбін для виробництва електроенергії, але універсальність синтез-газу також дозволяє перетворити його на транспортне паливо, таке як бензин та дизель, за допомогою процесу Фішера-Тропша; альтернативно, синтез-газ може бути перетворений в метанол, який можна змішувати в паливо безпосередньо або перетворюється на бензин за допомогою метанолу в бензиновий процес. ^[59] Газифікація в поєднанні з технологією Фішера-Тропша в даний час використовується хімічною компанією Sasol Південної Африки для виготовлення автомобільного палива з вугілля та природного газу. Крім того, водень, отриманий в результаті газифікації, може використовуватися для різних цілей, таких як живлення водневої економіки, виготовлення аміаку або модернізація викопного палива.

Під час газифікації вугілля змішується з киснем і парою, а також нагрівається і під тиском. Під час реакції молекули кисню і води окислюють вугілля в окис вуглецю (СО), одночасно виділяючи водневий газ (Н ₂). Цей процес проводився як на підземних вугільних шахтах, так і при видобутку міського газу.

C (як вугілля) + O ₂ + H ₂ O → H ₂ + СО

Якщо нафтопереробник хоче виробляти бензин, синтез-газ збирається в цьому стані і направляється в реакцію Фішера-Тропша. Однак, якщо водень є бажаним кінцевим продуктом, синтез-газ подається в реакцію зсуву водяного газу, де виділяється більше водню.

СО + Н ₂ О → СО ₂ + Н ₂

У минулому вугілля було перетворено на виробництво вугільного газу (міського газу), який подавався споживачам для спалювання для освітлення, опалення та приготування їжі.

розрідження

Вугілля також може бути перетворено на синтетичне паливо, еквівалентне бензину або дизельному паливу за допомогою декількох різних прямих процесів (які по суті не вимагають газифікації або непрямого перетворення). У процесах прямого зрідження вугілля або гідрогенізований, або карбонізований. Процеси гідрування - це процес Бергіуса, процеси SRC-I та SRC-II (Solvent Refined Coal), процес гідрування корпорації NUS та кілька інших одноступінчастих та двоступеневих процесів. У процесі низькотемпературної карбонізації вугілля коксується при температурах від 360 до 750° C (680 і 1380° F). Ці температури оптимізують виробництво вугільних смол, багатших легшими вуглеводнями, ніж звичайна кам'яновугільна смола. Потім кам'яновугільна смола додатково переробляється на паливо. Доступний огляд зрідження вугілля та його майбутнього потенціалу.

Методи зрідження вугілля включають викиди вуглекислого газу (CO ₂) в процесі конверсії. Якщо зрідження вугілля здійснюється без використання технологій захоплення та зберігання вуглецю (CCS) або змішування біомаси, результатом є сліди парникових газів життєвого циклу, які, як правило, більші, ніж ті, що виділяються при видобутку та переробці виробництва рідкого палива з сирої нафти. Якщо використовуються технології CCS, скорочення 5-12% може бути досягнуто на заводах з вугілля до рідини (CTL) і до 75% зниження досяжне при спільній газифікації вугілля з комерційно продемонстрованими рівнями біомаси (30% біомаси за вагою) на заводах вугля/біомаси до рідин. Для майбутніх проектів синтетичного палива пропонується секвестрація вуглекислого газу, щоб уникнути викиду CO ₂ в атмосферу. Секвестр додає собівартості продукції.

Рафіноване вугілля

Рафіноване вугілля є продуктом технології модернізації вугілля, яка видаляє вологу та певні забруднюючі речовини з вугілля нижчого рангу, таких як суббітумні та бурі (бурі) вугілля. Це одна з форм декількох попередніх обробок і процесів для вугілля, які змінюють характеристики вугілля перед його спалюванням. Цілями технологій попереднього спалювання вугілля є підвищення ефективності та зменшення викидів при спалюванні вугілля. Залежно від ситуації, технологія попереднього спалювання може використовуватися замість або як доповнення до технологій допалювання для контролю викидів від вугільних котлів.

Промислові процеси

Тонкоподрібнене бітумне вугілля, відоме в цьому застосуванні як морське вугілля, є складовою частиною ливарного піску. Поки розплавлений метал знаходиться у формі, вугілля згорає повільно, виділяючи відновлювальні гази під тиском, і таким чином запобігаючи проникненню металу в пори піску. Він також міститься в «промиванні цвілі», пасті або рідини з тією ж функцією, що застосовується до форми перед литтям. Морське вугілля можна змішувати з глиняною футеровкою («бод»), яка використовується для дна печі вагранки. При нагріванні вугілля розкладається і корпус стає злегка розсипчастим, полегшуючи процес розбиття відкритих отворів для постукування розплавленого металу.

Виробництво хімікатів

Вугілля є важливою сировиною у виробництві широкого спектру хімічних добрив та інших хімічних продуктів. Основним шляхом до цих продуктів є газифікація вугілля для отримання синтез-газу. Первинні хімічні речовини, які виробляються безпосередньо з синтез-газу, включають метанол, водень і чадний газ, які є хімічними будівельними блоками, з яких виготовляється цілий спектр похідних хімічних речовин, включаючи олефіни, оцтову кислоту, формальдегід, аміак, сечовину та інші. Універсальність синтез-газу як попередника первинних хімічних речовин і високоцінних похідних продуктів забезпечує можливість використання відносно недорогого вугілля для виробництва широкого спектру цінних товарів.

Історично склалося так, що виробництво хімікатів з вугілля використовується з 1950-х років і налагодилося на ринку. За даними Всесвітньої бази даних газифікації 2010 року, проведеного обстеженням поточних та запланованих газифікаторів, з 2004 по 2007 рік хімічне виробництво збільшило частку продукту газифікації з 37% до 45%. З 2008 по 2010 рік 22% нових добавок газифікатора повинні були припадати на хімічне виробництво.

Оскільки шифер хімічних продуктів, які можуть бути виготовлені за допомогою газифікації вугілля, в цілому також може використовувати сировину, отриману з природного газу та нафти, хімічна промисловість, як правило, використовує будь-яку сировину, яка є найбільш економічно вигідною. Тому інтерес до використання вугілля має тенденцію до зростання цін на нафту і природний газ і в періоди високого світового економічного зростання, що може напружити видобуток нафти і газу. Також видобуток хімікатів з вугілля викликає набагато більший інтерес у таких країнах, як ПАР, Китай, Індія та США, де є рясні вугільні ресурси. Велика кількість вугілля в поєднанні з нестачею ресурсів природного газу в Китаї є сильним стимулом для вугілля до хімічної промисловості, що переслідується там. У Сполучених Штатах найкращим прикладом галузі є Eastman Chemical Company, яка успішно експлуатує завод з виробництва вугілля до хімічних речовин на своєму майданчику Kingsport, штат Теннессі, з 1983 року. Аналогічним чином, Sasol побудував та експлуатував об'єкти вугілля до хімічних речовин у Південній Африці.

Вугілля для хімічних процесів вимагає значної кількості води. Станом на 2013 рік значна частина вугілля для хімічного виробництва була в Китайській Народній Республіці, де екологічне регулювання та управління водними ресурсами були слабкими.

ВУГІЛЛЯ ЯК ТОВАР, ЩО ТОРГУЄТЬСЯ

У Північній Америці ф'ючерсні контракти на вугілля Центрального Аппалачі в даний час торгуються на Нью-Йоркській товарній біржі (торговий символ QL). Торгова одиниця становить 1550 коротких тонн (1410 т) за контракт, і котирується в доларах США і центах за тонну. Оскільки вугілля є основним паливом для виробництва електроенергії в Сполучених Штатах, ф'ючерсні контракти на вугілля надають виробникам вугілля та електроенергетиці важливим інструментом хеджування та управління ризиками.

Окрім контракту NYMEX, InterContinentalExchange (ICE) має європейські (Роттердам) та південноафриканські (Річардс-Бей) ф'ючерси на вугілля, доступні для торгівлі. Торгова одиниця за цими контрактами становить 5000 тонн (5500 коротких тонн), а також котируються в доларах США і центах за тонну.

Ціна вугілля зросла з близько 30,00 доларів за коротку тонну в 2000 році до близько 150,00 доларів за коротку тонну станом на вересень 2008 року. Станом на жовтень 2008 року ціна за коротку тонну знизилася до $111,50. Ціни додатково знизилися до $71,25 станом на жовтень 2010 року. На початку 2015 року він торгувався близько 56 доларів за тонну.

ВПЛИВ НА НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ

Існує ряд несприятливих наслідків спалювання вугілля для здоров'я та навколишнього середовища, особливо на електростанціях та видобутку вугілля, включаючи:

• Вугільні електростанції щорічно спричиняють майже 24 000 передчасних смертей у Сполучених Штатах, у тому числі 2800 від раку легенів. Щорічні витрати на охорону здоров'я в Європі від використання вугілля для виробництва електроенергії складають €42.8 млрд, або $55 млрд.
• Генерація сотень мільйонів тонн відходів, включаючи золу, золу та осаду десульфурації димових газів, які містять ртуть, уран, торій, миш'як та інші важкі метали
• Кислотні дощі з вугілля з високим вмістом сірки
• Втручання в рівень ґрунтових вод та рівня ґрунтових вод через видобуток
• Забруднення землі та водних шляхів та руйнування будинків від розливів золи, таких як розлив шламу вугільної золи Кінгстонського викопного заводу
• Вплив водокористування на потоки річок та його вплив на інші види землекористування
• Пил неприємності
• Просідання над тунелями, іноді шкодить інфраструктурі
• Неконтрольований вогонь вугільних пластів, який може горіти десятиліттями чи століттями
• Вугільні електростанції без ефективних систем уловлювання золи є одним з найбільших джерел фонового опромінення людини.
• Вугільні електростанції виділяють ртуть, селен та миш'як, які шкідливі для здоров'я людини та навколишнього середовища.
• Вивільнення вуглекислого газу, парникового газу, спричиняє зміни клімату та глобальне потепління, згідно з МГЕЗК та EPA. Вугілля є найбільшим фактором людського збільшення CO ₂ в атмосфері.
• Приблизно 75 Тг/С в рік діоксиду сірки (SO ₂) виділяється при спалюванні вугілля. Після вивільнення діоксид сірки окислюється до газоподібного H _{2 SO 2}, який розсіює сонячне випромінювання, отже, його збільшення в атмосфері надає охолоджуючий ефект на клімат, який маскує деяке потепління, спричинене збільшенням парникових газів. Вивільнення _{SO 2} також сприяє широкому закисленню екосистем.

БІОРЕМЕДІАЦІЯ

Гриб білої гнилі Trametes versicolor може рости і метаболізувати природне вугілля. Було виявлено, що бактерії Diplococcus руйнують вугілля, підвищуючи його температуру.

ЩІЛЬНІСТЬ ЕНЕРГІЇ ТА ВПЛИВ ВУГЛЕЦЮ

Енергетична щільність вугілля, тобто його теплотворна здатність, становить приблизно 24 мегаджоуля на кілограм (приблизно 6,7 кіловат-годин на кг). Для вугільної електростанції з ККД 40% потрібно приблизно 325 кг (717 фунтів) вугілля для живлення лампочки потужністю 100 Вт протягом одного року.

Станом на 2006 рік середній ККД електростанцій становив 31%; у 2002 році вугілля становило близько 23% загального світового енергопостачання, що еквівалентно 3,4 млрд тонн вугілля, з яких 2,8 млрд тонн було використано для виробництва електроенергії.

_{Звіт Агентства енергетичної інформації США за 1999 рік про викиди CO 2 для виробництва енергії цитує коефіцієнт викидів 0.963 кг CO 2 /кВт-год для вугільної енергетики, порівняно з 0.881 кг CO 2/kWh (нафта), або 0,569 кг CO 2 /кВт-год (природний газ).}

ПІДЗЕМНІ ПОЖЕЖІ

Тисячі вугільних пожеж горять по всьому світу. Тих, хто горить під землею, може бути важко знайти, і багато хто не може бути погашений. Пожежі можуть призвести до того, що земля вище стихне, їх гази згоряння небезпечні для життя, а виривання на поверхню може ініціювати поверхневі пожежі. Вугільні пласти можуть підпалюватися самозайманням або контактом з шахтним вогнем або поверхневим вогнем. Удари блискавки є важливим джерелом займання. Вугілля продовжує повільно згоряти назад у пласт, поки кисень (повітря) більше не зможе досягти фронту полум'я. Пожежа трави у вугільній зоні може підпалити десятки вугільних пластів. Вугільні пожежі в Китаї спалюють приблизно 120 мільйонів тонн вугілля на рік, виділяючи 360 мільйонів метричних тонн CO ₂, що становить 2— 3% від річного світового виробництва CO ₂ з викопного палива. У Сентралії, штат Пенсільванія (район, розташований у вугільному регіоні США), відкрита вена антрациту запалилася в 1962 році через пожежу сміття на полігоні району, розташованому в покинутій шахті з антрацитової смуги. Спроби гасити пожежу не увінчалися успіхом, і він продовжує горіти під землею донині. Австралійська палаюча гора спочатку вважалася вулканом, але дим і попіл походять від вугільної пожежі, яка горить близько 6000 років.

У Kuh i Malik в долині Ягноб, Таджикистан, родовища вугілля горіли тисячі років, створюючи величезні підземні лабіринти, повні унікальних мінералів, деякі з них дуже красиві. Місцеві жителі колись використовували цей метод для видобутку аміаку. Це місце було добре відомо ще з часів Геродота, але європейські географи неправильно трактували давньогрецькі описи як свідчення активного вулканізму в Туркестані (аж до 19 століття, коли російська армія вторглася на територію).

Червонувата алестовая скеля, яка перекриває багато хребтів і бут в басейні річки Порошок у Вайомінгу і на заході Північної Дакоти, називається порцеланітом, який нагадує відходи спалювання вугілля «клінкер» або вулканічна «скорія». Клінкер - це порода, яка була сплавлена природним спалюванням вугілля. У басейні річки Порошок за останні три мільйони років спалили приблизно від 27 до 54 мільярдів тонн вугілля. Про пожежі дикого вугілля в цьому районі повідомили експедиція Льюїса та Кларка, а також дослідники та поселенці в цьому районі.

ВИРОБНИЧІ ТЕНДЕНЦІЇ

У 2006 році Китай був провідним виробником вугілля з часткою 38%, за якими слідують США та Індія, згідно з даними Британської геологічної служби. Станом на 2012 рік видобуток вугілля в Сполучених Штатах падав зі швидкістю 7% щорічно, при цьому багато електростанцій, які використовують вугілля, закриті або перетворені на природний газ; однак деякі скорочення внутрішнього попиту були зайняті збільшенням експорту з п'яти терміналів експорту вугілля, запропонованих на північному заході Тихого океану експорт вугілля з басейну річки Пороховий до Китаю та інших азіатських ринків; однак станом на 2013 рік екологічна протидія зростала. Вугілля з високим вмістом сірки, видобуте в штаті Іллінойс, яке було непридатним для продажу в США, знайшло готовий ринок в Азії, оскільки експорт досяг 13 мільйонів тонн у 2012 році.

Світові запаси вугілля

948 мільярдів коротких тонн видобутих запасів вугілля, оцінені Управлінням енергетичної інформації, дорівнюють приблизно 4,196 BBOE (млрд барелів нафтового еквіваленту). Кількість вугілля, спаленого протягом 2007 року, оцінювалася в 7,075 млрд коротких тонн, або 133,179 квадрильйонів БТЕ, що в середньому становить 18,8 млн БТЕ на коротку тонну. За тепловмістом це близько 57 000 000 барелів (9 100 000 м ³) нафтового еквівалента на добу. Для порівняння у 2007 році природний газ забезпечував 51 000 000 барелів (8 100 000 м ³) нафтового еквівалента на добу, тоді як нафта забезпечувала 85 800 000 барелів (13 640 000 м ³) на добу.

British Petroleum у своєму звіті 2007 року підрахувала на кінець 2006 року співвідношення запасів до видобутку 147 років на основі доведених запасів вугілля у всьому світі. Ця цифра включає лише запаси, класифіковані як «перевірені»; програми розвідувального буріння гірничодобувними компаніями, особливо в недостатньо розвіданих районах, постійно забезпечують нові запаси. У багатьох випадках компанії знають про родовища вугілля, які не були достатньо пробурені, щоб кваліфікуватися як «перевірені». Однак деякі країни не оновили свою інформацію і припускають, що резерви залишаються на тому ж рівні навіть при знятті коштів.

Малюнок 6. Вугільна шахта в штаті Вайомінг, США. США мають найбільші в світі запаси вугілля.

З трьох викопних видів палива вугілля має найбільш поширені запаси; вугілля видобувається в більш ніж 100 країнах, і на всіх континентах, крім Антарктиди. Найбільші запаси знаходяться в США, Росії, Китаї, Австралії та Індії.

РЕФЛЕКСІЯ ПИТАННЯ

• Яку майстерність допомагає вам розвивати цей вміст?
• Які ключові теми висвітлюються в цьому контенті?
• Як зміст цього розділу може допомогти вам продемонструвати майстерність певної майстерності?
• Які питання у вас щодо цього вмісту?

Автори та атрибуція

• Template:ContribCandelaGeo