1.UVOD

1.1.Ugalj: nastanak i podela

Ugalj je gorivi sediment. Sastoji se pretežno od ostataka, odnosno produkta raspada biljaka, a nastao je od tresetišta iz daleke prošlosti. Proces pougljenjivanja ostvaruje se postepenim povećavanjem relativnog sadržaja ugljenika(C) uz istovremeno smanjivanje relativnog sadržaja kiseonika (O2), azota (N2), vodonika (H2). Imamo niz sukcesivnih pretvaranja: bijni ostaci i drvo--trest-lignit-mrki ugalj-kameni ugalj. Taj  proces je trajao stotinama miliona godina.

GUSTINA t/m3

TOPLOTNA MOĆ MJ/kg

VLAGA %

ISPARLJIVI SASTOJCI (U % SUVE MATERIJE)

SADRŽAJ UGLJENIKA (U % SUVE MATERIJE)

DRVO 0.2-1.3 14.7 SUVO 80 50

TRESET 1 6.3-8.4 60-90 65 55-65

LIGNIT 1.2 7.5-12.6 30-60 50-60 65-70

MRKI UGALJ

1.25 16.7-29.3 10-30 45-50 70-80

KAMENI UGALJ

1.3-1.35 29.3-35.6 3-10 7-45 80-93

ANTRACIT 1.4-1.6 35.6-37.7 1-2 4-7 93-98

Tabela 1. KARAKTERISTIČNI PODACI ZA ODREĐENE VRSTE UGLJA

Nema opšte kvalifikacije za vrste uglja, pogotovu za one niže ogrevne moći. U statistikama koje objavljuje Ekonomska komisija Ujedinjenih naroda smatra se da je kameni ugalj onaj kome je gornja toplotna moć 23.9MJ/kg i veća. Može se oceniti da je granica između mrkog uglja i lignita toplotna moć od 12.6MJ/kg.

1.2.Karakteristike uglja

Toplotna moć ja osnovno obeležje uglja. Razlikujemo donju i gornju toplotnu moć uglja. Gornja toplotna moć je količina toplote koja se oslobađa potpunim sagorevanjem (transformacijom hemijske u toplotnu energiju) 1kg uglja, ako se nakon sagorevanja produkti sagorevanja (gasovi i pepeo) ohlade do temperature (oko 20oC) koju je imalo gorivo i vazduh (potreban za sagorevanje) pre procesa, pri čemu se sva vodena para kondenzovala. Vodena para u produktima sagorevanja nastala je sagorevanjem vodonika iz goriva i od vlage koja se nalazila u uglju. Donja toplotna moć se razlikuje od gornje samo za toplotu kondenzacije vode.

Znajući gornju toplotnu moć (Hg), donju toplotnu moć (Hd) možemo odrediti iz relacije:1

gde je h udeo vodonika, a w udeo vlage u gorivu. Sadržaj vlage u uglju smanjuje njegovu toplotnu moć. Kameni ugalj ima niski procenat vlage (3-5%), mrki (do 40%), a lignit (do 60%). Razlikujemo grubu i higroskopsku vlagu. Gruba vlaga dolazi u ugalj iz okoline pri vađenju iz rudnika, transportu i skladištenju. Ona se može smanjiti sušenjem na vazduhu. Higroskopska vlaga se nalazi u porama uglja i naziva se unutrašnja vlaga. Zavisi od osobina uglja, a može se odstraniti zagrevanjem na temp. od oko 100oC. Sadržaj pepela definisan je kao količina nesagorivih sastojaka po 1kg uglja. On u kamenom uglju može iznositi od 5 do 15%, dok u mrkom uglju i lignitu u veoma nepovoljnim slučajevima mogu iznositi i do 60%. Sastav pepela utiče na njegovo vladanje za vreme sagorevanja jer od sastava zavisi temperatura izdvajanja pepela što se odražava na upotrebljivost uglja i na konstrukciju kotlova. Sadržaj sumpora u uglju, kojeg u nepovoljnim slučajevima može biti i do 9%, u prvom redu utiče na visinu dimnjaka jer se time smanjuje koncentracija sumpor-dioksida u okolini.

1.3.Rezerve uglja

Dva velika pojasa nalazišta kamenog uglja obavijaju Zemlju. Jedno je na severnoj polulopti i polazi od severnoameričkog kontinenta, preko srednjeg dela Evrope i bivšeg SSSR-a do Kine. Drugi pojas polazi od južnog Brazila, preko južne Afrike do istočne Australije. Pripadaju mu i nalazišta u Indiji. Najveće svetske rezerve mrkog uglja i lignita nalaze se između 35. i 70. stepena geografske širine na Severnoj i Južnoj polulopti.

Svetske rezerve kamenog i mrkog uglja iznose oko 510 milijardi tona. Najveće rezerve nalaze se u SAD, Rusiji, Kazahstanu, Australiji, Kini i Indiji (oko 73% svetskih rezervi). Svetske rezerve lignita iznose oko 470 milijardi tona, a najveće rezerve se nalaze u SAD, Nemačkoj, Rusiji, Australiji, Kini (oko 80% svetskih rezervi lignita).

U tabeli 2. dati su podaci o rezervama uglja (u milionima tona) kao i odnos rezervi prema proizvodnji (R/P). Vidi se da su dokazane rezerve uglja oko 220 godina eksploatacije uglja sadašnjim tempom.

Mrki i kameni Lignit Ukupno Indeks R/P

USA 111338 135305 246643 25.1% 253

Canada 4509 4114 8623 0.9% 125

Severna Amerika 116707 139770 256477 26.1% 243

Brazil - 11950 11950 1.2% *

Colombia 6368 381 6749 0.7% 177

2

Other S.& Cent. America 992 1404 2396 0.2% *

Sr. i Južna Amerika 7839 13735 21574 2.2% 405

Bulgaria 13 2698 2711 0.3% 103

Czech Republic 2613 3564 6177 0.6% 95

France 95 21 116 0 32

Germany 24000 43000 67000 6.8% 333

Poland 12113 2196 14309 1.4% 88

Spain 200 460 660 0.1% 29

Turkey 449 626 1075 0.1% 16

United Kingdom 1000 500 1500 0.2% 47

Other Europe 584 16954 17538 1.8% 335

Evropa 41664 80368 122032 12.4% 165

Kazakhstan 31000 3000 34000 3.5% 455

Russian Federation 49088 107922 157010 15.9% *

Ukraine 16388 17968 34356 3.5% 423

Other Former Soviet Union 1000 3812 4812 0.5% *

Bivši SSSR 97476 132702 230178 23.4% *

South Africa 55333 - 55333 5.6% 247

Zimbabwe 734 - 734 0.1% 177

Other Africa 5095 250 5345 0.5% *

Middle East 193 - 193 0 193

Afrika i Bliski istok 61355 250 61605 6.2% 266

Australia 47300 43100 90400 9.2% 297

China 62200 52300 114500 11.6% 116

India 72733 2000 74733 7.6% 223

Indonesia 770 4450 5220 0.5% 68

Japan 785 - 785 0.1% 249

New Zealand 29 542 571 0.1% 159

Other Asia Pacific 251 2275 2526 0.2% 70

Azija i Pacifik 184450 107895 292345 29.7% 159

SVET 509491 474720 984211 100.0% 227

OECD 206483 240617 447100 45.4% 223

Tabela 2.

3

Postoje razni podaci o energetskoj vrednosti uglja. Prema BP jedna tona ekvivalentne nafte u energetskom pogledu iznosi oko 1.5 tona kamenog i mrkog uglja i oko 3 tone lignita. Takođe, važi približan odnos između tone ekv. nafte i tone uglja: toe/t=0.5-0.6. Ako ovo primenimo na gornju tabelu dobijamo da rezerve uglja u svetu iznose oko 5.1011 toe, ili 500 milijardi tona ekvivalentne nafte.

1.4.Rezerve uglja u Srbiji

Nisko kalorični ugalj - lignit čini oko 92% rezervi primarne energije u Srbiji i  oko 99% ukupnih rezervi uglja. Njegova je upotrebna vrednost, zbog velikog sadržaja vlage i pepela, kao i male toplotne moći (7000kJ/kg), uglavnom ograničena na proizvodnju el. energije. Povoljna okolnost u odnosu na većinu lignita u okolnim zemljama je, pored pogodnih uslova eksploatacije i nizak sadržaj sumpora.

Rezerve lignita, tj. 90% rezervi uglja skoncentrisana su u 4 velika basena (Kosovski, Metohijski, Kolubarski i Kostolački) sa veoma povoljnim uslovima za razvoj površinske eksploatacije. Kosovski je bazen po rezervama, po pogodnostima za razvoj površinske eksploatacije i niskim spec. ulaganjima i troškovima proizvodnje jedan od najvećih u ovom delu Evrope (nizak odnos otkrivke i uglja, velika prosečna debljina ugljenog sloja i nizak sadržaj sumpora).

Ukupne (eksploatacione) rezerve Kosovsko-Metohijskog basena procenjuju se na oko 13 milijardi tona, Kolubarskog 2 mijijarde tona, a Kostolačkog oko milijardu tona (oko 12% rezervi lignita u Evropi). Raspoložive rezerve mrko-lignitskog su oko 650 miliona tona, a mrkog i kamenog još manje i ne omogućuju značajniju proizvodnju u dugoročnom periodu.

S obzirom na strukturu energetskih rezervi, lignit iz površinske eksploatacije ostaje osnovni energent preko kojeg je moguće održati i eventualno povećati energetsku samodovoljnost zemlje. Veliki je problem status Kosova jer rezerve Kolubarskog i Kostolačkog basena neće potrajati do poslednje četvrtine ovoga veka (uz današnju potrošnju od oko 35-40 miliona tona godišnje).

2.PROIZVODNJA UGLJA

2.1.EKSPLOATACIJA NALAZIŠTA

Način eksploatacije zavisi u prvom redu od geoloških uslova. U osnovi razlikujemo jamsku (podzemnu) i površinsku eksploataciju.

Jamska eksploatacija se primenjuje kada su slojevi uglja na većim dubinama, pa je potrebno izgraditi podzemne rovove radi pristupa nalazištima. Karakteristike jamske eksploatacije su: znatna sredstva za otvaranje rudnika i nekoliko godina pripremnih radova,

4

trajanje eksploatacije od 30 do 40 godina, za koje se vreme u prosečnim prilikama može eksploatisati nalazište u poluprečniku od oko 5km, trajno održavanje proizvodnje, jer prekid uzrokuje urušavanje materijala u oknima i oštećenje uređaja.

Površinska eksploatacija se primenjuje kada su slojevi uglja blizu površine, pa je ekonomičnije odstraniti slojeve humusa i stena da se dođe do uglja nego graditi podzemne hodnike i okna. Kao k-ka površinske eksploatacije često se navodi odnos jalovine koju treba odstraniti i količine uglja koja se može proizvesti. U SAD je taj odnos često 40:1.

Najveći deo uglja se upotrebljava za dobijanje toplote direktno ili pretvaranjem (sagorevanjem u drugi oblik energije). Npr. za dobijanje električne energije (TE, TET), proizvodnju para i tople vode (toplane, kotlarnice) i za potrebe domaćinstva. Mali deo se koristi u hemijskoj industriji i za proizvodnju gradskog gasa.

2.2.PROIZVODNJA I POTROŠNJA UGLJA

Na slici 1. prikazana je regionalna raspodela proizvodnje uglja u 1973. i 2000. godini (u milionima tona-Mt).

(Slika 1.)

Primećuje se rast udela u proizvodnji zemalja Azije (Kina i Indija), u ukupnoj svetskoj proizvodnji, pad udela zemalja bivšeg SSSR-a, kao i pad udela zemalja OECD-a (zbog prelaska na čistija goriva).

Na slici 2. prikazana je evolucija proizvodnje uglja od 1971. do 2000. godine po regionima (u milionima tona-Mt).

5

(Slika 2.)

Primećuje se rast Azije i Kine, mada je proizvodnja uglja u Kini u periodu 1995-2000. godine opala za 28%.

U tabeli 3. dati su podaci o najvećim proizvođačima, izvoznicima i uvoznicima uglja.

(Tabela 3.)

6

Primećuje se da Kina, SAD, Indija troše većinu proizvedenog uglja, dok Australija izvozi gotovo polovinu svoje proizvodnje. Najveći uvoznici su Japan i Južna Koreja, a od zemalja Evrope, Nemačka i Velika Britanija. Naime, proizvodnja uglja, u periodu od 1981-2000. godine je opala u Nemačkoj 2.5 puta.

2.3. PROIZVODNJA I POTROŠNJA UGLJA U SRBIJI

Proizvodnja uglja za termolektrane i ostale potrošače odvija se u EPS-u u četiri javna preduzeća: JP Rudarski basen "Kolubara", JP Površinski kopovi "Kostolac", JP Površinski kopovi "Kosovo" i JP za podzemnu eksploataciju uglja. Od proizvedenih količina uglja u 2001. godini 90% je utrošeno na proizvodnju električne energije, a od ovog uglja u TE je proizvedeno 67.5% ukupne proizvodnje električne energije u EPS-u. Preostali deo proizvedenog uglja je plasiran na tržište za potrebe industrije i široke potrošnje kao komadni ugalj (6%) i za proizvodnju sušenog uglja (4%). Od ukupno proizvedenih količina uglja (podzemne eksploatacije) u 2000. godini za proizvodnju električne energije je isporučeno 19%, dok je za potrebe industrije i široke potrošnje isporučeno 81% proizvedenog uglja.

Slika 3: PROIZVODNJA UGLJA U SRBIJI 1970-2000

 

2.3.1.Primer procesa proizvodnje uglja u Kolubarskom basenu

Sistemska organizacija proizvodnje podrazumeva to da su mašine povezane u sisteme,koji sinergetski funkcionišu. Ovde dve osnovne vrste sistema:jalovinske i ugljene,prvi se označavaju kao BTO (bager-traka-odlagač), a drugi kao BTU (bager-traka-utovar). Jalovinski

7

sistem se sastoji od: rotornih bagera,koji otkrivaju slojeve zemlje ne bi li dosli do sloja uglja.

(Slika 4.) Šema sistemske organizacije proizvodnje

Zemlja koja se otkriva se putem sistema transportnih traka transportuje do predvidjenog mesta za odlaganje-Odlagalista,gde je bager-odlagač preuzima sa trake i ravnomerno rasporedjuje na odlagalistu,potom ravnjajuci je svojom težinom od najmanje 3000t.Sistem traka je sastavljen od vise tračnih transportera,na kraju svakog transportera je platforma na kojoj su bubnjevi,koji pokrecu traku,povezani sa snažnim elektromotorima,koji ih pokreću,tu je jos smeštena i kabina rukovaoca,koji pokreće i zaustavlja traku

Slika 5. Kopač

i kontrolise njen rad.Na bageru postoji kabina za bageristu,koji upravlja bagerom i posebna kabina za posadu bagera(pomoćni radnici,električari,bravari,mazaci).

8

Slika 6. (rotorni bager) 1 Slika 7.(rotorni bager) 2

Rad takvog proizvodnog sistema se kontroliše iz dispečerskog centra,koji je sa svima povezan telefonom i UKT vezom.Rotorni bageri su čelične konstrukcije visoke i do četrdeset metara,koje se kreću po gusenicama,imaju radni točak na kojem se nalaze kašike koje zahvataju zemlju i prebacuju je na traku 1,koja vodi do drugog karaka bagera na kojem je traka 2,taj krak bagera se usmerava iz kabine bageriste,te se materijal iz nje presipa u kolica,montirana na tračnom transporteru.brzina kretanja trake je 4m/s.Na svojim platformama bager poseduje snažne elektromotore,koji se napajaju jednosmernom strujom napona 17000V.To su rudarske mašine uglavnom nemačke proizvodnje,koje imaju veliki kapacitet kopanja,ali zbog zastarelosti ostalih elemenata sistema(neki tračni transporteri datiraju iz 1969 godine) ne mogu koristiti svoj puni kapacitet.Buldozeri kao pomoćna mehanizacija imaju bitnu ulogu u pripremi trase za nastup bagera,naime

Slika 8. Železnički transport

oni ravnaju put ispred bagera ne bi li stvorili maksimalno ravnu površinu,koja obezbeđuje stabilnost bageru.Tu površinu zovemo planum.Pored rotornih bagera imamo i bager tipa dreglajn,ruske proizvodnje (EŠ) i američke (Marion),obično se koriste za uklnjanje manjih gomila na putu rotornih bagera.Malih su gabarita i poseduju samo jednu radnu kašiku,koja može da zahvati ukupno 5 tona materijala,koja se pokreće sistemom hidraulike,kao i ceo bager koji koristi za svoje kretanje tzv.papuče,a ne gusenice,te ima način kretanja kao patka.Dakle:mali bageri uklanjaju manje prepreke na putu velikom bageru,zatim dolaze buldozeri,koji prave planum za rad velikom rotornom bageru,koji tada dolazi i počinje sa otkopavanjem, jalovinu prebacuje iz svog radnog točka preko svog sistema od dve trake, na sistem tračnih

9

transportera,čija traka transportuje materijala kroz više pogonskih stanica,čiji rukovaoci kontrolišu ispravnost trake,pokreću je i zaustavljaju u slučaju da bilo šta sem propisanog transportnog materijala prođe trakom,a dešava se često da bager naiđe na delove napuštenog podzemnog rudnika, pa trakom krenu tzv. Štemple-grede,koje su držale konstrukciju rudnika,kamenje i slično,sistem se tada mora zaustaviti i sve to izbaciti iz trake,jer je to može oštetiti ili u krajnjem slučaju pocepati,što bi izazvalo zastoj u proizvodnji radi nephodne vulkanizacije.Zatim na kraju sistema traka bager se nalazi zatezna stanica do koje ne dolazi materijal,već je Odlagač preuzima sa polovine njene trase i odlaže van trake,gde važnu ulogu opet igra jednostavna rudarska mehanizacija-buldozeri,koji gomile tako raspoređuju po trasi da ih odlagač nakon toga može lako izravnati.

Ugljeni sistem se po obimu posla znatno ralikuje od jalovinskog. Naime ugalj se ne kopa neprestano, već samo koliko je potrebno da se napuni potreban broj vagona u kompoziciji,a zatim sistem staje,dok jalovinski sistem staje samo usled kvarova i neophodnog operativnog održavanja,inače se na njemu smena predaje u radu.Ugljeni sistemi su obično manji od jalovinskih,što je i logično.Uglavno su zasnovani na malim rotornim bagerima i više dreglajna,koji materijal tovare u drobilicu-mašinu,koja drobi i usitnjava igalj,kako bi se on lakše mogao transpotovati.Drobilica je povezana sa sistemom traka,tako da direktno iz nje usitnjeni ugalj ide u transport sistemom traka do utovarnog mesta.Utovarno mesto predstavlja zadnju stanicu u nizu ispod koje se nalaze vagoni,koji se odatle pune,rukovalac iz svoje kabine kontroliše punjenje vagona i kada je vagon pun,on zaustavlja utovar i daje zvučni signal mašinovođi da pokrene kompoziciju,ne bi li na red došao sledeći vagon.Kada je kompozicija puna,sistem se zaustavlja do dolaska sledećeg voza.Natovaren voz ide do pogona za oplemenjavanje uglja u Vreocima,gde se ugalj suši i iz njega izvlači vlaga i ostali nekalorični elementi.Kada se taj proces u Sušari završi kompozicije se opet tovare i kreću put TENTa (Termoelektrana Nikola Tesla) I i II i TEKa (Termoelektrana Kolubara). Tamo se na principu slučajnog uzorka utvrđuje kaloričnost uglja,koja određuje njegov kvalitet,koji je presudan u njegovoj ceni,kontrola kvaliteta se inače vrši i u Sušari, pre nego što kompozicija krene u termoelektrane. Kada voz isprazni svoj tovar na deponije termoelektrane,vraća se ka kopu Kolubare i ceo proces počinje ispočetka.

10

3.PRERADA I OPLEMENJIVANJE

Ugalj se do skora koristio sam za proizvodnju toplotne, mehaničke i električne energije. Radi povećanja toplotne moći, vrši se njegovo oplemenjivanje:

-priprema i sušenje (suva i mokra separacija, prosejavanje, sušenje)

-mehanička prerada (briketiranje)

-hemijska prerada (destilacija, koksovanje, rasplinjavanje, podzemna gasifikacija)

3.1.Priprema (suva i mokra separacija, prosejavanje) i sušenje

Iz uglja se separacijom uklanja jalovina i drugi štetni sastojci, zatim se vrši prosejavanje uglja i sortiranje po veličini (mada kod uglja koji se koristi u termoelektranam to nije potrebno, jer se vrši mlevenje uglja).

Da bise povećala toplotna moć uglja i smanjili transportini troškovi vrši se sušenje uglja. Na primer, lignit sadrži 30-60% vlage, a sušenjem se smanjuje na 20%.Ugalj izvađen iz rudnika površinske eksploatacije (rovni ugalj) osim gorivih sastojaka sadrži određenu količinu negorivih materijala tzv. jalovina.

3.1.1.Suva separacija

U ovom pogonu vrši se usitnjavanje i klasiranje rovnog uglja, radi dobijanja asortimana uglja potrebnog za termoelektrane, široku potrošnju, industriju i Toplanu. Rovni ugalj se pomoću tračnih transportera doprema sa površinskog kopa, zatim se ugalj raspoređuje na utovar u vagone za Mokru separaciju i u bunkere 1. i 2. faza.

U pogonu prve faze vrši se primarno i sekundarno drobljenje i klasiranje uglja u cilju dobijanja asortimana za široku potrošnju, Toplanu, TE “Kolubara-A” i TE “Nikola Tesla”, a u pogonima II i III faze vrši se drobljenje i priprema uglja za potrebe TE “Nikola Tesla” i široku potrošnju (kamionski utovar).

11

3.1.2.Mokra separacija

Postrojenje za čišćenje kolubarskog lignita - Mokra separacija, počelo je sa radom 1956. godine. Čišćenje uglja se obavlja postupkom gravitacijske koncentracije u teškoj sredini, što je jedinstven slučaj u svetu.

Osnovni zadatak ove operacije je da od rovnog uglja sa površinskih kopova dobije odgovarajuće frakcije lignite za potrebe TE “Kolubara” i kvalitetan ugalj za potrebe Sušare.

Tehnološki proces u novom delu postrojenja sastoji se u prijemu rovnog uglja, izdvajanju krupnog uglja i njegovom upućivanju na čišćenje u deo postrojenja, utovaru i otpremi uglja u vagone.

3.1.3.Prosejavanje

Za izvršavanje operacije prosejavanja primenjuju se uređaji raznih konstrukcija i karakteristika. Od velikog broja tipova uređaja za prosejavanje u pripremi mineralnih sirovina našli su primenu uglavnom: nepokretne i pokretne rešetke, klatna, vibro i rezonantna sita. Koji tip uređaja će biti primenjen za prosejavanje zavisi od granulometrijskog sastava materijala koji se prosejava, tražene efikasnosti prosejavanja, sadržaja grube vlage i glinastih supstanci, tvrdine materijala, traženog kapaciteta i konstruktivnih karakteristika uređaja za prosejavanje. Analiza prosejavanja, konkretno na rešetki sa rotirajućim valjcima, odnosi se na utvrđivanje granulometrijskog sastava prosejavanjem u laboratorijskim uslovima Iutvrđivanje efikasnosti prosejavanja. Na efikasnost prosejavanja utiču uglavnom sledeći faktori:

sadržaj vlage udeo zrna kritične krupnoće i oblik zrna količina materijala na situ nagib sita pohabanost mreže sita vreme prosejavanja način prosejavanja.

Na proces prosejavanja rovnog uglja, veliki uticaj ima površinska vlažnost materijala. Uticaj površinske vlage je naročito izražena kod rovnog uglja koji ima povećan udeo sitnih klasa koje se lepe na površine krupnih klasa, a dolazi ido njihovog međusobnog slepljivanja, što dovodi do stvaranja pogrešne slike o granulometrijskomsastavu uglja, a i do smanjenja efekta prosejavanja. Na smanjenje efekta prosejavanja rovnog uglja veliki uticaj ima pojava i udeo zrna kritične

12

krupnoće. Zrna čiji prečnik odgovara približnoj veličini prečnika otvora za prosejavanje, gotovo redovno zatvaraju otvore za prosejavanje I otežavaju kretanje lakih i teških zrna za prosejavanje, što takođe važi i za zrna koja zbog svoje forme na isti način zatvaraju otvore zaprosejavanje i umanjuju efekat prosejavanja. Sa povećanjem količine materijala na situ dolazi do smanjenja verovatnoće prolaska zrna dimenzuja manjih od samog otvora sita zbog toga što zrno ne dolazi u kontakt sa prosevnom površinom. U tom slučaju sito postaje transportni uređaj, a efekat prosejavanja dobija minimalne vrednosti. Nagib rešetke sa rotirajućim valjcima (kalibarsko sito) u rekonstruisanom delu pogona Mokre separacije iznosi 150. Nagib prosevne površine potpomaže kretanje sirovine duž njene površine što se odražava na vrednost efekta prosejavanja. Da bi proces prosejavanja bio uspešno obavljen i da bi se dobio proizvod prosejavanja određene krupnoće neophodno je da prosevna površina zadržava prvobitne konstruktivne karakteristike, a između ostalog da nije pohabana,odnosno da nisu bitno promenjene projektovane veličine otvora. Vreme prosejavanja je takođe jedan od uticajnih faktora na efekat prosejavanja. Pravilno izabrano vreme prosejavanja treba da obezbedi mogućnost prolaska zrna manjih od veličine otvora za prosejavanje kroz otvore prosevne površine. Ono treba da bude toliko da omogući zrnu da dođe u dodir sa prosevnom površinom. Vreme prosejavanja zavisi od količine materijala na situ, odnosno od opterećenosti sita. Sa povećanjem količine materijala na situ produžava se i vreme prosejavanja. Za izračunavanje efekta prosejavanja može se primeniti sledeći obrazac:

Gde je: E-efekat prosejavanja α − maseni udeo klase krupnoće,koja je sitnija od otvora prosevne površie u sirovini γ − maseni udeo klase krupnoće sitnije od otvora prosevne površine u odnosu na ukupnu masu odseva β − prosev,koji sadrži klasu krupnoće sitniju od otvora prosevne površine (kod nepohabanih i ispravnih uređaja iznosi 100%).

Rešetka sa rotirajućim valjcima služi za klasiranje materijala, naročito za klasiranje uglja, a u izuzetnim slučajevima kamena i rude. Maksimalna veličina ulaznih komada određuje se za svaki slučaj posebno i daje se u tehničkim podacima za ovaj uređaj. Velika prednost su jednostavna i gruba izrada i prinudno okretanje osovina na kojima se nalaze diskovne lamele. Kapacitet ovog uređaja zavisi od vrste materijala, njegovih osobina i veličine otvora prosevne površine. Kapacitet rešetke zavisijoš od njene širine, veličine otvora prosevne površine, brzine transportovanja, vrste i granulometrijskog sastava sirovine, od lepljivosti sirovine i način dodavanja. Zavisi još i od veličine prosevne površine. Kod ovog uređaja habanju su najviše izloženi delovi koji su u direktnom kontaktu sa materijalom. Ostali delovi habaju se u zavisnosti od opterećenja, efektivnog radnog vremena i održavanja.

Rešetka sa rotirajućim valjcima sastoji se iz rama, paralelno postavljenih valjaka na ramu i pogona. N a valjcima su ugrađene diskovne lamele. Valjci i lamele predstavljaju prosevnu površinu koja zavisi od traženog kapaciteta, veličine i vrste otvora i osobina materijala koji se podvrgava procesu prosejavanja. Ram se sastoji od čeličnih profila i lima koji su zavareni ili pričvršćeni zavrtnjima. Ram ujedinjuje delove i na njemu se nalaze osovine sa segmentima,

13

ležišta, lančanici zatezne sprave kao i oklop prosevne površine i oklop gibljivih delova. Valjci su oslonjeni u kotrljajućim ležajevima i gonjeni su pomoću lanca koji dobija pogon od elektro motora preko reduktora. Vratila sa diskovnim lamelama su najvažniji deo rešetke sa rotirajućim valjcima. Služe za prosejavanje i transport materijala. Izgled i međusobni položaj segmenta dati.

Slika 9. MEĐUSOBNI POLOŽAJ VRATILA I LAMELA

Pogon sačinjavaju: elektro motor, hidrodinamička spojnica, reduktor i elastična spojnica. Snaga se prenosi od elektro motora preko hidrodinamičke spojnice, reduktora I elastične spojnice na lanac koji preko sistema lančanika pokreće osovine sa segmentima.

Nakon toga sledi proces sortiranja na krupniji i sitniji ugalj. Ako proizvodnja uglja ide ka TE onda on u nju stiže bez ikakve pripreme (lignit), a ako ima veću toplotnu moć onda termoelektranama isporučujemo sitniji ugalj, a krupniji ostalim potrošačima.

Sadržaj vlage u niskokaloričnim lignitima je veoma visok(30-60%). Da se smanje troškovi transporta i poveća toplotna moć primenjujemo postupak sušenja lignita koji smanjuje sadržaj vlage na oko 20%.

3.1.4.Sušenje

Obično se koristi “Flajsnerov” postupak. U ovom postrojenju sušenjem u rezimu zasićene pare, pri pritisku od 22 bara i na temperaturi od 236°C, od pranog uglja dobija se oplemenjeno gorivo-sušeni ugalj, ujednačenog kvaliteta, zadovoljavajuće mehaničke čvrstine, niskog sadržaja sumpora, otporno prema vodi, podesno za skladištenje i bez prirodne sklonosti ka samozapaljenju. klasiranje je poslednja faza u procesu prerade uglja. Osnovna uloga klasiranja je da se osušeni ugalj iz bunkera osušenog uglja razvrstava prema klasama krupnoće.

Postupci:

14

Bez promene agregatnog stanja vlage (mehaničkim putem)Sa promenom agregatnog stanja vlage (Toplotno sušenje)

Koriste se: Rotacione sušare Cevne sušare Flajsnerov postupak

Sušenje se odvija protivstrujno, radi boljeg iskorišćenja toplote u procesu sušenja. Bubanj je dužine do 14 m i ima prečnik oko 4 m.

Slika 10. Uzdužni presek rotacione sušare

3.2. Mehanička prerada - briketiranje

Nakon što se ugalj samelje pod visokim pritiskom u presama se pretvara u obliku: oraha, kocke, a u nekim slučajevima prahu uglja se dodaje vezivna masa kao što je bitumen, nafta čime se postiže i veća kalorična moć. Samlevenom uglju se mogu dodati neki drugi neutralni sastojci koji dobro vezuju prah uglja (glina ili cement). Na ovaj način se postiže ravnomerno sagorevanje, lakši transport i skladištenje, kao i povećanje toplotne moći. To je proces ukrupnjavanja ugljene prašine pod pritiskom (150 bara) da bi dobili za upotrebu pogodniji oblik. Danas ovaj postupak nema veliku upotrebu jer se TE grade u blizini rudnika te troše sve vrste uglja pa i ugljenu prašinu. Takođe, ugalj se manje troši u industriji i domaćinstvima jer ga zamenjuje gas, lož ulje i električna energija.

15

Slika 11. Šema uređaja za briketiranje uglja

1- levak za nasipanje uglja2- briket

3- klip

4- elektromotor ekscentrične prese

3.3. Hemijska prerada (destilacija, koksovanje, rasplinjavanje, podzemna gasifikacija)

3.3.1.Destilacija (isplinjavanje uglja/duboko sušenje uglja)

Postupak zagrevanja uglja bez prisustva kiseonika čime dobijamo koks, polukoks, gasove i tečnosti. Postupak destilacije teče na sledeći način:

373-550K isparava hidroskopska vlaga 550-575K izdvaja se voda vezana u hemijskim spojevima,izdvaja se

ugljendioksid(CO2) i sumpor u obliku sumporvodonika(H2S)

575-625K stvaraju se gorivi gasovi

625-675K nastavlja se stvaranje gasova, ugalj postaje kašasta masa

675-775K ispuštanje para i gasova

775-875K nastajanje polukoksa

875-1215K polukoks se pretvara u koks

16

Imamo tri faze u postupku destilacije:početna (575-625K), glavna i krajnja (oko 1000K). U zavisnosti šta želimo da dobijemo kao konačan produkt (koks polukoks ili gasove) razlikujemo nekoliko postupaka desilacije (koksiranje, švelovanje ili dobijanje gasova i tečnih ugljovodonika).

Švelovanje se provodi do 875K, a osnovna svrha je proizvodnja katrana i polukoksa. Tada se u postupku destilacije najčešće upotrebljava mrki ugalj ili kameni slabijeg kvaliteta. On mora da sadrži najmanje 6-8% bitumena. Polukoks se upotrebljava za rasplinjavanje ili u TE ali je njegova velika mana što je lako zapaljiv, pa ga je teško transportovati. Katran ima primenu u hemijskoj industriji, građevinarstvu ili u proizvodnji sintetičkog benzina.

3.3.2. Koksovanje

Za koksovanje su pogodne samo određene vrste kamenog uglja (masni ugalj).

Bitan je sadržaj pepela (do 7%) i vlage (do 10%). Od jedne tone uglja dobijemo 750-850kg koksa koji razvrstavamo u klase po krupnoći. Drugi po važnosti produkt koksiranja je koksni gas. Od jedne tone uglja dobijamo 300-340Nm3 gasa, čija je toplotna moć 18.4 - 19.3MJ/Nm3. Koksni gas sadrži 5-6% ugljenmonoksida (CO), 55-60% vodonika (H2) i oko 25% ugljovodonika (CnHm). Nakon prečiščavanja i odvajanja katrana (30-40kg), benzola (8-10kg) i amonijaka (10kg), koksni se gas može upotrebiti kao gorivo u industriji i domaćinstvima.

Za dobijanje gasova i tečnih ugljovodonika upotrebljava se ugalj sa većim sadržajem hlapljivih sastojaka. Proces je isti kao švelovanje i koksiranje ali su ovde koks polukoks i katran sporedni proizvodi. Od tečnih proizvoda važan je produkt benzol, amonijak i naftalin, a od gasnih proizvoda rasvetni gas. Od jedne tone uglja dobijamo oko 300-350Nm3 rasvetnog gasa toplotne moći 17-24MJ/Nm3. U svom sastavu najviše sadrži vodonik (H2), metan (CH4), ugljen monoksid (CO) i teške ugljovodonike.

3.3.3.Rasplinjavanje uglja (dobijanje generatorskih gasova)

To je hemijski proces u kome se gorivi sastojci uglja pretvaraju u gasove. Tako se goriva malih toplotnih moći (drvo, lignit) pretvaraju u tehnički pogodnija gasovita goriva. Ugalj pretvaramo u gas zbog lakšeg transporta, osim toga kotlovi koji kao gorivo koriste gas su lakši i jednostavniji, a kao produkte sagorevanja nemamo sumpor.

Postrojenje za dobijanje ovakvih gasova zovemo generator gasova. U njega stavljamo gorivo koje zapalimo, pa dovodimo vazduh, vodenu paru ili njihovu smešu. Tako možemo dobiti vazdušni gas, vodeni gas ili generatorski gas. Osnovna razlika u odnosu na destilaciju je ta što se ovde dešavaju hemijske promene pa je glavni proizvod gas, dok je kod destilacije najčešće glavni proizvod koks.

17

Vazdušni gas dobijamo ako u generator gasova dovodimo suvi vazduh ili smešu kiseonika i azota. Nastaje hemijska reakcija oksidacije ugljenika iz uglja uz oslobađanje toplote:

C + O2 -> CO2 + Q

Ako je temperatura dovoljno visoka (1000K) imamo delimičnu redukciju CO2 uz trošenje toplote: C + CO2 + Q1 -> 2CO

Zatim se deo CO redukuje u ugljenik uz trošenje toplote Q2. Na kraju imamo sušenje uglja i trošenje toplote Q3. Na izlazu iz generatora gasova dobijamo smešu CO i N2 tzv. vazdušni gas. Toplotna moć prečišćenog vazdušnog gasa iznosi oko 3.4-4.7MJ/Nm3.

Vodeni gas nastaje hemijskom reakcijom između vodene pare koju dovodimo u generator gasova i užarenog uglja na temperaturi od oko 1000K:

3C + O2 + H20 -> 3CO + H2 + Q

Donja toplotna moć mu je oko 7.5MJ/Nm3. Retko se upotrebljava kao gorivo osim u industriji kod postrojenja za hemijsku sintezu (dobijanje sintetičkog benzina i amonijaka). Ako upotrebimo mešavinu kiseonika i vodene pare dobijamo tzv. niskokalorični vodeni gas toplotne moći do 11MJ/Nm3. Dobijanje visokokaloričnog vodenog gasa je slično ali uz velike pritiske (do 100 bara). Toplotna moć mu je do 18MJ/Nm3. Konačnu u procesu metanizacije ako koristimo smešu vodonika i vodene pare dobijamo sintetički prirodni gas toplotne moći do 37.3MJ/Nm3.

3.3.4.Podzemna gasifikacija

Uduvavanjem vazduha ili smese vazduha i kiseonika u rudnike uglja dobijamo gas. Cilj je racionalizacija eksploatacije uglja sa energetskog, ekološkog i ekonomskog stanovišta. Dobijeni gas možemo koristiti kao gorivo u TE, za proizvodnju tople vode u kotlarnicama, za sušenje u rotacionim sušarama, za proizvodnju građevinskih materijala. Podzemnu gasifikaciju možemo primeniti kod onih nalazišta koje ne možemo racionalno eksploatisati ili kod onih napuštenih rudnika koji se klasičnim putem više ne eksploatišu. Time povećavamo korišćenje vanbilansnih rezervi uglja. U odnosu na površinsku i podzemnu eksploataciju imamo manja ulaganja po jedinici toplote, kraće vreme za izradu postrojenja, veću produktivnost (20-400%).

18

Slika 12.GASIFIKACIONI SISTEM

Slika 13.KONCEPT PODZEMNE GASIFIKACIJE

Produkti gasifikacije: Visokokalorični prirodni gas 33-37MJ/m3 Srednjekalorični prirodni gas 15-19MJ/m3 Niskokalorični gas 5-10MJ/kg

Lurgi Proces

19

Komadi uglja u nepokretnom sloju, pritisak 20-30bar Sredstvo za gasificiranje vodena para i kiseonik Toplotna moć dobijenog gasa 15MJ/m3

Winkler tehnologija –najstarija tehnologija

Proizvodnja gasa za potrebe hemijske industrije i sirovog sinteznog gasa Gasifikacija usitnjenog uglja u fluidiziranom sloju pod atmosferskim pritiskom

Koppers-Totzek tehnologija-najmlađa tehnologija

Odvija se u suspenziji gas-sitne frakcije do 1mm, atmosferski pritisak, visoka temperatura

Pogodna za sve vrste ugljeva4.ENERGETSKI EFEKTI

Obim i struktura energetskih rezervi i resursa Srbije je veoma nepovoljna. Rezerve kvalitetnih energenata, kao što su nafta i gas su simbolične i čine manje od 1 % u ukupnim bilansnim rezervama Srbije, dok preostalih 99% energetskih rezervi čine razne vrste uglja, u kome dominira niskokvalitetni lignit, sa učešćem od preko 92 % u ukupnim bilansnim rezervama. Ovo se posebno odnosi na lignit koji se eksploatiše u rudnicima sa površinskom eksploatacijom, koji sa ukupnim eksploatacionim rezervama od oko 13350 miliona tona, predstavlja najznačajniji domaći energetski resurs Republike Srbije. Geografski posmatrano, u Kolubarskom basenu nalazi se 14%, u Kostolačkom 3.3%, dok Sjenički i Kovinski basen sadrže samo 2.7% ovih rezervi. Ubedljivo najveći deo rezervi lignita u Republici Srbiji (preko 76 %) nalazi se u Kosovsko-Metohijskom basenu. Ovakav iznos bilansnih rezervi i mnogo povoljniji odnos otkrivke i uglja, nego u drugim basenima, dugoročno posmatrano čine Kosovsko-Metohijski basen najvažnijim energetskim potencijalom Republike Srbije u narednom periodu.

Disproporcije između geoloških i eksploatacionih rezervi uglja, nafte i prirodnog gasa, prikazane na Tabeli 4. i ilustrovane na slici Neobnovljivi energetski resursi Srbije (u milionima tona ekvivalentne nafte) ukazuju na moguće neizvestnosti u raspolaganju ovim rezervama u narednom periodu.

Tabela 4. Ukupne rezerve fosilnih goriva u Srbiji

Energetski resursEksploatacione rezerve, (Mten)

Geološke rezerve (Mten)

Lignit (površinska eksploatacija) 2616 3753

Kameni i mrki ugalj (podzemna eksploatacija) 125 130

Nafta i prirodni gas 20 60

20

5.EKOLOŠKI EFEKTI

Zagađenja su neželjene promene fizičkih, hemijskih i bioloških svojstava životne sredine (vazduha, vode i zemljišta) koji mogu nepovoljno delovati na živa bića ili narušiti njihove ekosisteme. Materija postaje zagađujuća (ili energija) kada se pojavi na nepoželjnom mestu, u nepoželjno vreme i u nepoželjnim količinama. Fosilna goriva, kao i njihovi derivati, su na žalost u tesnoj vezi sa zagađenjem životne sredine. Ona se zagađuje direktno ili indirektno uticajem fosilnih goriva u samoj eksploataciji, preradi ili njihovoj potrošnji. Direktno se zagađuje geološka sredina, zemljišta, vazduh, vode, biosfera (tabela)

21

Buka i vibracije se, takođe, razmatraju kao zagađivači životne sredine. U procesu proizvodnje, prerada i potrošnje fosilnih goriva javlja se buka i to:

1) Prilikom eksploatacija ugljeva i nafte (bageri tračni transporteri, drobilice, utovar, pumpe);

2) Prilikom transporta do termoelektrana ili rafinerija (železničke kompozicije); 3) Same termoelektrane su veliki izvori buke; 4) Motorna vozila su veliki izvori buke, kao I brodovi, dizel locomotive.

Vibracije kao zagađivač se javljaju kao akustični i mehanički. Opažanje mehaničkih vibracija nije lokalizovano kao u slučaju buke na jedno čulo. Vibracije se prenose na celo telo I štetno

22

utiču na čovekov orgaizam: slabljenje refleksa, ometanje vizuelnog opažanja, povećana mišićna aktivnost, oštećenja kičme i stomaka, oštećenja kosti i zglobova i razna vaskularna oboljenja. Posebnu pažnju zaslužuju termoelektrane i gradske toplane na čvrsta goriva, kao veliki zagađivači životne sredine.

Termoelektrana snage 1000MW troši godišnje oko 2,5 miliona tona kamenog uglja. Ugalj se melje u specijalnim mlinovima u sitnu prašinu koja se uduvava s vrućim vazduhom u ložište kotla. Najveći deo centrala kao gorivo koriste kameni ugalj, mrki ugalj, lignit, naftne derivate, zemni i koksni gas, pa i drvo. TE Nikola Tesla u Obrenovcu troši oko 900 t/čas lignita po jednom kotlu. Oko 4-5 miliona tona pepela i šljake odlaze godišnje na deponiju površine 400 hektara.

Termoelektrane su veliki zagađivači biosfere. Samo pri sagorevanju 1 tone kamenog uglja izdvaja se 34kg SO2 i 10kg prašine koja se sastoji iz SiO2, C2O, oksida Fe, Mg, Na, K, V i Ti kao i urana. Dobri elektrofilteri mogu da ulove oko 99% čestica, ali najsitnije prolaze, stvarajući oblake u atmosferi i talog u okolini opasan po zdravlje ljudi.

Leteći pepeo sa česticama od samo nekoliko mikrona sastoji se od SiO2 i CaO u našim termoelektramama od 60-75%. Iz toga se može zaključiti da postoje uslovi za oboljenja na bazi silikoze i upale sluzokože kao i od raka pluća. Prašina koja se taloži u užem i širem region termoelektrane po poljima i baštama zagađuje povrće koje postaje neupotrebljivo za ishranu. Gasovi kao SO2 , SO2 i azotni oksidi utiču na pojavu kiselih kiša i efekta staklene bašte . Po obavljenom sagorevanju u kotlovima termoelektrana, dimni gasovi se prečišćavaju od čestica letećeg pepela na elektrofilterima. Izdvojeni pepeo se hidraulički transportuje na otvorena odlagališta deponije pepela. Zbog velikih količina pepela javljaju se problemi njihovog sakupljanja, evakuacije kao i čuvanje na deponijama. Deponije pepela mogu da utiču na zagađivanje voda, vazduha i zemljišta. Način i intezitet uticaja zavise od tehnologije i odlaganja pepela, karakteristika tla gde se vrši odlaganje, kao i od fizičkih i hemijskih osobina odloženog pepela. Deponije pepela se obično nalaze u blizini naselja i obradivih površina što znatno povećava potrebu za zaštitom od raznošenja. Mere koje se preduzimaju radi zaštite od raznošenja mogu biti različite: održavanje vodenog ogledala, prskanje vodom, sejanje višegodišnjih trava, formiranje vetrozaštitnih pojaseva, rekultivacija.

U procesu pripreme uglja za upotrebu u termoelektranama, ugalj se često puta suši na visokim temperaturama. Običan lignit u sirovom stanju sadrži do 25% pepela, a posle sušenja procenat pepela pada i do 5%. U velike zagađivače atmosfere spadaju i sušare za ugalj. Velike količine gasova štetnih za životnu sredinu se oslobađaju u procesu sušenja: NO, SO, SO 2, NO2, amonijak, vodonik sulfid i dr.

5.1.PREDLOG MERA ZAŠTITE ŽIVOTNE SREDINE

Životna sredina se može zaštititi od zagađenja raznim merama ili se pak zagađenja mogu značajno umanjiti. Prikaz modućih mera zaštite dat je u tabeli.

23

6.ZAKLJUČAK

Jedno od osnovnih obeležja savremene civilizacije predstavlja ekološka kriza čiji oblici ispoljavanja postaju intenzivniji sredinom XX veka. Kao posledica snažnog razvoja nauke i tehnologije dolazi do promena u sistemu društvo-priroda čime se ne narušava samo njegova ravnoteža, već se dovodi u opasnost život biljaka, životinja i ljudi. Međutim, sa povećanjem rizika raste i svest ljudi da su izloženi riziku, pa u tom kontekstu dolazi do kvalitativnih promena u vrednosnim sistemima pojedinaca i društva u celini, do pojave buđenja ekološke svesti i

24

krajnjoj instanci formiranja ekološke kulture. Radi rešavanja ekoloških problema neophodno je ujedinjenje čovečanstva. Ekološka kultura treba da izrazi njihovo jedinstvo i da omogući razvoj suštinskih moći čoveka u procesu duhovnog i materijalnog osvajanja prirode u cilju očuvanja njene celovitosti. Ona nije ništa drugo do deo opšte kulture koji determiniše odnos čoveka-društva prema životnoj sredini shvaćenoj kao ukupnost prirodnih ili društvenih elemenata. Ekološka kultura imala bi za cilj harmonizaciju odnosa između prirode i društva, ali i odnosa u samom društvu.

U zavisnosti od vrednosta sistema i dominantnih vrednosti u okviru pojedinačnih društava, ljudi su imali različit odnos prema prirodi. Ako je osnovna vrednost čovek i zadovoljavanje njegovih potreba, uz shvatanje da je on gospodar prirode, ili pak profit, onda je priroda shvatana kao neiscrpna datost koja je tu da udovolji raznovsnim i mnogobrojnim potrebama čoveka. Prihvatanje antropocentrizma kao dominantne životne orijentacije, dovelo je do narušavanja osnove čovekovog bitisanja, do narušavanja ekološke ravnoteže čime je doveden u pitanje opstanak ljudskog roda. Pokazalo je da niti je čovek gospodar nad ostalim delom prirode, niti je priroda neiscrpna, te da pogrešno vrednovanje nas samih i sveta koji nas okružuje, neminovno dovodi do narušavanja ekološke ravnoteže i ekoloških problema ili do ekološke krize. Shodno tome, ekološka kriza nije ništa drugo, do kriza vrednovanja. Ekološka kultura trebalo bi da postane faktor integracije i globalizacije, ali i ostvarenja novog planetarnog humanizama, onog koji teži da sačuva ljudska prava i obezbedi ljudsku slobodu i dostojanstvo, ali takođe i da uveća našu obavezu prema čovečanstvu kao celini.

25