Carbunele

Carbunele este o roca sedimentara de culoare brun - neagra cu 444d32e proprietati combustibile formata prin (carbonizare) īmbogatirea īn carbon (īn conditiile lipsei oxigenului) a resturilor unor plante din epocile geologice. Procesul de incarbonizare a plantelor preistorice s-a produs cu milioane de ani īn urma, prin doua procese mai importante:

faza biochimica produsa de bacterii si ciuperci care transforma celuloza si lignina din plante;

faza geochimica, faza propriu zisa de incarbonizare, care se produce la temperaturi si presiuni ridicate formāndu-se īntr-un timp īndelungat huila si antracitul. Acest proces are ca rezultat o īmbogatire de peste 50 % din volum īn carbon.

Datorita energiei termice ridicate degajate prin ardere huila mai poarta numele de aurul negru.

Carbunii fosili sau carbunii de pamant s-au format din plante si arbori prin transformari biologice (sub actiunea unor microorganisme) si chimice, in timpul unor lungi perioade in conditii nu prea bine cunoscute, dar in orice caz in absenta oxigenului din aer (caci putrezirea obisnuita, in conditii aerobe, duce numai la CO2, H2O, NH3, etc.) In cursul acestor transformari anaerobe, oxigenul continut in materialul initial s-a eliminat, in cea mai mare parte, sub forma de H2O si CO2, iar azotul sub forma de NH3 si N2. In cursul acestui proces lent de incarbonizare, continutul in carbon a crescut cu varsta zacamantului. Dupa urmele gasite au putut fi indentificate speciile botanice din care s-au format diferitii carbuni

Compozitia carbunilor:

• masa organica, care contine C, H, N, O si S din combinatiile organice;
• masa combustibila ,care contine si S din combinatiile minerale (pirite), care arde si el, adica tot ce arde - ceea ce nu arde (masa minerala plus umiditatea) este balastul;
• masa anhidra, care contine si masa minerala, adica tot, mai putin apa;
• masa uscata la aer (masa pentru analiza), care contine si umiditatea de constitutie si cea higroscopica, compozitie folosita īn determinarile de laborator, fiind stabila;
• masa initiala , care contine si umiditatea de īmbibatie, adica compozitia carbunelui introdus īn focare.

Se disting 2 specii principale ( si numeroase varietati ) de carbuni:

Superioara(antracitul, huila si lignitul-care au procent de carbon si putere calorica mare);antracitul si huila lasa pe o placa de portelan poros o dara neagra.

Inferioara(carbunele brun si turba-care au un procent de carbon si putere calorica mica);lasa pe o placa de portelan poros o dara cafenie.

Turba

Lignitul

Huila

Antracitul

Lignitul, in care se mai recunoaste structura lemnului initial, este o varietate de carbune brun. Turba, care se mai formeaza si in zilele noastre din muschi si plante acvatice ce apar in mlastini sau turbarii, este un carbune inferior ce retine multa apa. In antracit incarbonizarea este cea mai avansata.

Turba este cel mai tānar carbune, din Neogen, formāndu-se si astazi. Contine 52 - 62 % carbon īn masa combustibila, iar prin īncalzire degaja foarte multe materii volatile. Īn momentul extractiei ea contine 75 - 80 % umiditate, ca urmare trebuie uscata, stare īn care are o putere calorifica de 12 - 20 MJ/kg. Turba uscata si brichetata se foloseste drept combustibil casnic. De asemenea, ea se poate folosi ca material filtrant sau ca īngrasamānt.

Carbunele brun este un carbune mai vechi, din Paleogen. Contine 60 - 78 % carbon īn masa combustibila, iar prin īncalzire degaja multe materii volatile. Īn momentul extractiei contine 30 - 45 % umiditate. Are o putere calorifica de 6 - 18 MJ/kg (uzual 7 - 9 MJ/kg). Este mult folosit, īn special lignitul, care se gaseste īn cantitati mari, de exemplu īn Romānia īn bazinul Olteniei, īn scopuri energetice, fiind combustibilul clasic īn termocentralele pe baza de carbune.

Desi aflorimentele de carbune au aparut din vremuri preistorice, utilizarea carbunelui drept combustibil este comparativ recenta.Timp de mii de ani carbunele era considerat o simpla piatra neagra.Exista dovezi ca britanicii antici au folosit carbunele drept combustibil si ca romanii au aflat de la ei valoarea sa.Prima referire scrisa la carbune apare intr-o cronica anglo-saxona din secolul X. Carbunele contine carbon,care-i ofera si acea culoare neagra, caracteristica, si gaze inflamabile cum ar fi hidrogenul, azotul si oxigenul.

Antracitul este cel mai vechi carbune, datānd din Jurasic. Contine 92 - 98 % carbon īn masa combustibila, dar aproape deloc materii volatile, ceea ce īl face foarte dificil de aprins. Aprinderea trebuie facuta cu un combustibil de suport, care sa-l aduca la temperatura de 800 °C, temperatura de aprindere a carbonului. Īn momentul extractiei contine 3 - 12 % umiditate. Are o putere calorifica de 20 - 25 MJ/kg. Datorita aprinderii dificile este putin folosit īn energetica, fiind folosit īn industria chimica la producerea electrozilor.

Carbunii negri si grafit artificial prin descompunerea termica a multor materiale organice se obtin numeroase varietati de carbune negru. Proprietatile acestora difera mult cu substanta initiala si cu conditiile in care a fost efectuata carbonizarea.

Aspectul macroscopic al carbunelui negru este amorf, dar la cercetarea cu raze X au fost observate, la multe specii de carbuni negri, aspecte asemanatoare cu ale grafitului. Carbunele negru este un conglomerat de cristalite minuscule, orientate neregulat in toate directiile posibile si legate intre ele intr-un mod ce nu este inca bine cunoscut. Din cauza acestei structuri, carbunele negru, in general, conduce rau caldura si electricitatea.

Carbunele este zacamantul cel mai bogat in combustibil fosil.Rezervele mondiale cunoscute sunt estimate a fi suficiente pentru 200 ani,la o rata de consum cu cea actuala,si multi experti sunt de parere ca exista cam de 15 ori mai mult carbune ramas nedescoperit.3 tari detin doua treimi din rezervele mondiale descoperite.SUA are 30% ,Rusia si statele aliate cam 25%, iar China 10%.Restul rezervelor sunt situate in: (Australia,Canada,India,Germania,Polonia,Africa de sud si Marea Britanie).In America de sud doar patru tari Argentina,Brazilia,Chile si Columbia detin zacaminte situate in carbuni.Cea mai mare parte a carbunelui este ingropat adanc sub padurile tropicale unde este greu de exploatat.

Rezervele de carbuni pe glob estimate īn anul 2004 au fost de 783,1 miliarde de tone, din care apartine 27 % SUA, 16 % Rusia, 12 % China, 12 % India, 7 % Uniunii Europene si 7 % Australiei.
Aceste rezerve daca se continua folosirea carbunilor īn acelasi ritm ca īn anul 2003 (3,8 miliarde de tone), atunci rezervele ar acoperi necesarul globului pe o perioada de 203 ani. Rezervele de carbune ale Romāniei, aflate in evidenta nationala la īnceputul lui 2007, sunt urmatoarele: huila 721 mil.tone; carbune brun 65 mil.tone; lignit 3.400 mil.tone.

Dintre cele 52 de tari africane, doar 8 exploateaza:Africa de sud si Zimbabwe,cu cele mai mari zacaminte,Algeria,Maroc,Mozambic,Tanzania,Nigeria si Zair.

Principalele termocentrale din Romania

SUNT:

Turceni 

Rovinari

Deva-Mintia

Isalnita

Braila

Brazi

Ludus Iernut

Borzesti

Bucuresti Sud

10) Galati

11) Craiova II

De la punerea in functiune intr-o termocentrale a 100 MW la CT Lutus in anul 1963, la 31 dec 2003 puyterea instalata in termocentrale era de 9745 MW,din care grupuri pe carbune erau 62,5%,iar 37,5% erau grupuri pe hidrocarburi.

Termocentrala de la Turceni

Termocentrala de la Iernut

Bibliografie

• Barbu, I. "A doua tinerete a carbunilor", Editura Albatros, Bucuresti, 1986
• Popa, B. " Manualul inginerului termotehnician", vol I, Editura Tehnica, Bucuresti, 1984
• Ungureanu, C. "Generatoare de abur pentru instalatii energetice, clasice si nucleare", Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1977