Почему древесный уголь лучше обычных дрова и как его производить

18.07.2013 14:06

Памятка для населения Уважаемые граждане! В связи с установившейся высокой температурой воздуха во избежание самовозгорания угля следует неукоснительно соблюдать условия хранения топлива: 1.  Защитить место хранения угля от действия солнечных лучей (если уголь хранится на открытом воздухе, накрыть несгораемым материалом); 2.  Категорически запрещается хранение угля в железных гаражах, деревянных сараях и в подвалах жилых помещений; 3.  Не допускается загрязнение мест хранения угля и штабелей угля органическими примесями: древесными стружками, опилками, щепками и прочими волокнистыми веществами; 4.  Запрещается размещать новый уголь вместе с остатками угля прошлых лет и не перемешивать разные сорта углей; 5.  Место для размещения угля на хранение должно выбираться в сухом, не влажном и не затапливаемом месте; 6.  Места, предназначенные для складирования угля, должны быть предварительно выровнены, очищены от мусора и растительности; для отвода грунтовых, дождевых и снеговых вод устраиваются дренажные канавы; 7.  Запрещается хранение угля над подземными коммуникациями и сооружениями; 8.  Складирование угля должно производиться равномерно с послойным уплотнением, не допуская образования внутри штабеля воздушных пустот; 9.  Для предупреждения нагревания и самовозгорания угля при длительном хранении штабель покрывают плотной коркой глины толщиной не менее 5 см, которую в летнее и весеннее время необходимо опрыскивать 5-10% раствором извести Са(ОН)2 и Са(НСОЗ)2; 10.  Контроль   за хранением угля в местах хранения обязательно осуществляется путем периодического измерения температуры угля; Дополнительно прочитайте: Что такое светлые пеллеты и как их получают Когда лучше колоть дрова сырые или сухие 11.  В случае, если температура угля достигла температуры 60 град. С и более или при повышении температуры со скоростью 5 град. С в сутки, необходимо немедленно принимать меры для ликвидации самовозгорания; 12.  Внешними признаками появления очагов самонагревания угля в летнее время, весной и осенью служат: а)   появление за ночь на поверхности угля, близкой к очагу самовозгорания, влажных пятен, исчезающих с восходом солнца; б)  появление белых пятен, исчезающих при выпадении дождя; в)  появление невысыхающих влажных пятен; г)  появление озолившегося угля; д)  появление пара и запаха продуктов разложения угля; е)  искрение в ночное время; 13.  В зимнее время внешним признаком появления очагов самонагревания служит появление проталин в снежном покрове (при наличии снежного покрова на угле); 14.  При обнаружении появившихся в штабелях угля очагов самонагревания угля с температурой выше 60 град, необходимо немедленно приступить к перелопачиванию угля, складывая его на свободном месте в отдельные штабеля высотой не более 0,5 метра; 15.При возникновении очагов самонагревания угля с температурой 60 град. С и выше, а также очагов загоревшегося угля принимаются следующие меры: а)   производится удаление нагретого или загоревшегося угля из куч, причем уголь складывается на отдельную площадку тонким слоем высотой не более 0,5 м; б)   при невозможности удаления угля из штабеля и его отгрузки применяется тушение очагов загоревшегося угля путем заливания очага горения водной 3 — 4%-ной суспензией гашеной извести.

Окисление углей происходит при их хранении на воздухе, а в природных условиях — при залегании в пластах и связано с присоединением к углю кислорода.

Реакции окисления являются экзотермическими, поэтому происходит вначале нагревание, температура в очагах местных перегревов может достигать 80 — 100^оС, а затем в случае отсутствия теплового равновесия и самовозгорание угля.

Соприкасаясь с воздухом, уголь начинает окисляться уже при температуре 20 — 25^оС. Окисление угля при низких температурах (до 40^оС) протекает сравнительно медленно и называется выветриванием. Выветривание угля при хранении сопровождается главным образом разрушением его кусков, увеличением в них количества трещин, уменьшением механической прочности. Медленное окисление наблюдается в верхних пластах угольных месторождений.

Зоны выветривания являются объектами, благоприятными для дальнейшего развития процесса окисления. Здесь уголь подвергается действию различных разрушительных сил, имеющих физическую и химическую природу. Сильное агрессивное действие оказывают окислительные процессы, развивающиеся под действием газообразного кислорода, и особенно кислорода, растворенного в адсорбционных пленках воды на поверхности угля.

Интенсивность гидролитических процессов усиливается с увеличением стадии окисления угля благодаря тому, что в угле в это время накапливаются кислородсодержащие группы, активизирующие данный процесс.

Свойства углей при длительном окислении значительно изменяются: уменьшается содержание в них горючих компонентов — углерода и водорода и увеличивается содержание кислорода, снижается теплота сгорания, что существенно уменьшает ценность угля как энергетического топлива, ухудшается спекаемость углей и уменьшается выход химических продуктов коксования.

Механизм процессов окисления угля очень сложен и в настоящее время не объяснен исчерпывающе. Из существующих гипотез окисления наибольшее признание получила адсорбционная гипотеза образования и распада комплекса уголь — кислород, которая заключается в следующем.

Первичным процессом окисления угля является сорбция последним кислорода. Поглощенный кислород образует с органической массой угля перекисные соединения, легко распадающиеся и выделяющие кислород, способный взаимодействовать с веществом угля. Затем протекают химические реакции окисления органической массы угля, сопровождающиеся выделением тепла и самонагреванием угля. По мере повышения температуры кислород перекисей, реагируя с органической массой угля, разрушает элементарные структурные единицы вещества угля, причем происходят процессы, сходные с термической деструкцией и горением. Повышение температуры, в свою очередь, способствует разложению перекисей и активации реакций окисления. Вследствие этого процессы приобретают цепной характер, и в конечном счете уголь самовозгорается.

Отсюда вытекает, что наиболее подверженными окислению должны быть угли, обладающие развитой внутренней поверхностью, с повышенным количеством в макромолекулах термонеустойчивых боковых цепей, т. е. бурые и малометаморфизованные каменные угли.

Основными факторами, обусловливающими окисление углей, являются их гранулометрический состав, пористость и трещиноватость, влажность, минеральные примеси, климатические условия.

Наличие в угле большого количества мелочи, а также большая пористость и трещиноватость угля повышают его сорбционную способность.

Влага в процессе окисления углей играет существенную роль. Влажный уголь сорбирует кислорода значительно больше, чем сухой. Так, один и тот же уголь при равных условиях в сухом состоянии сорбирует примерно на 70% меньше кислорода, чем уголь с влажностью 7,5%. Поглощенный влажным углем кислород расходуется на первоначальное, так называемое поверхностное окисление угля. В результате выделяется двуокись углерода, заполняющая поры в массе угля, занятые ранее кислородом.

При испарении внешней влаги в массе угля возникает усиленный газообмен с окружающей средой: воздух, обедненный кислородом и богатый двуокисью углерода, удаляется из пространства между частицами угля, а его место занимает свежий воздух, богатый кислородом[2]. Увеличение концентрации кислорода ускоряет процесс окисления угля.

Влияние внешней влаги проявляется еще в том, что влажный уголь после высыхания легко измельчается, а это приводит к увеличению его реакционной поверхности. В зимних условиях влажный уголь легко смерзается. После оттаивания он увеличивается в объеме, делается менее плотным и более проницаемым для окисляющих агентов.

Влияние минеральных примесей на процесс окисления углей изучен еще недостаточно, но известно, что серный колчедан может явиться концентратором очага самовозгорания угля.

Неблагоприятные климатические условия: обильные атмосферные осадки, частая, резкая смена температур, сильные ветры также способствуют усилению газообмена, что приводит к еще большей интенсификации окислительных процессов, ускорению самонагревания угля.

В связи с окислением углей и ухудшением при этом их качества или потерями угля при самовозгорании большое значение имеет правильное хранение углей. Правильный выбор размеров штабеля, уплотнение угля в штабеле, контроль температуры угля необходимы для предотвращения его нагрева и самовозгорания.

В практике переработки и хранения углей различают критическую температуру, по достижении которой может произойти быстрый переход от самонагревания до самовозгорания угля. Такой критической температурой для большинства бурых углей является 40 — 60^оС, для жирных каменных углей 60 — 70^оС, для тощих углей и антрацитов 80^оС.

Если при хранении угля в штабеле его температура достигает критической, то дальнейшее хранение такого штабеля становится опасным.

Использованные источники

1. adm-borraion.ru/novosti/769-2013-07-18-11-45-01
2. studopedia.ru/2_123638_okislenie-i-samovozgoranie-ugley.html
3. bio.ukr.bio/ru/articles/7973/
4. forumhouse.ru/threads/131274/