Горючие (сапропелитовые) сланцы залегают в Прибалтийском бассейне, расположенном на севере Эстонской ССР н на западе Ленинградской области, в Приволжском бассейне (в Саратовской и Куйбышевской областях), а также в ряде других районов Европейской части СССР, в Сибири и Казахстане.
Запасы горючих сланцев исчисляются десятками миллиардов тонн. Наиболее изучены прибалтийские сланцы, так называемые кукерситы [102].
Горючие сланцы — весьма своеобразный вид топлива, с огромным различием в ценности органической и рабочей масс. Органическая масса горючих сланцев выгодно отличается от органической массы других видов твердого топлива высоким содержанием водорода (до 10%), что примерно в 1,5 раза превышает содержание водорода в органической массе древесины, торфа, бурых углей и других видов твердого топлива с высоким выходом летучих веществ и соответствует содержанию водорода в мазуте.
Вместе с тем органическая масса сланцев характеризуется сравнительно низким содержанием кислорода и высоким содержанием углерода. В соответствии с этим теплота сгорания органической массы сланцев примерно в 1,5 раза выше теплоты сгорания органической массы торфа и превышает теплоту сгорания органической массы лучших видов твердого топлива.
Однако горючая масса сланцев существенно обесценивается высоким содержанием колчеданной серы (табл. 89). Сухая масса сланцев характеризуется чрезвычайно высоким содержанием балласта, обычно’ превышающим 60% и достигающим у сланцев некоторых месторождений 75%. Следовательно, в состав сухих сланцев входит до 3/4 минеральных веществ, состоящих в значительной степени из карбонатов.
При прокаливании минеральной массы сланцев карбонаты разлагаются с выделением СОг и образованием золы.
В табл. 89 минеральная масса сланцев разделена на СОг, выделяющуюся в процессе прокаливания, т. е. (СОг)карб и золу (Л).
Рабочая масса сланцев содержит 10—20% влаги, и суммарное содержание балласта обычно превышает 65%, достигая у сланцев некоторых месторождений 75—77%.
В табл. 89 приведена низшая теплота сгорания рабочей массы сланцев QS, а также низшая теплота сгорания с учетом расхода тепла на разложение карбонатов QS. Kap6. Исходя из <2н. Карб подсчитана жаропроизводительность СЛаНЦев ^ max-
Вследствие высокой зольности сланцев максимальная температура, развиваемая при их сгорании, ниже жаропроизводительности, поскольку значительное количество тепла расходуется на нагрев золы.
Показатели |
Сланцы |
||||
Эстонские |
Ленинградские |
Кашпирскне (Куйбышевская область) |
Озинские (Саратовская область) |
Савельевские (Саратовская область) |
|
Горючая масса |
|||||
Состав, % |
|||||
Сг |
74,0 |
74,0 |
61 |
61 |
61 |
Нг |
9,5 |
9.5 |
7,5 |
8 |
8 |
3,9 |
3,9 |
7,2 |
6 |
5 |
|
*5р |
1.1 |
1.1 |
7,4 |
5 |
7 |
Ог |
11,2 |
11,2 |
15,7 |
19 |
18 |
№ |
0,3 |
0,3 |
1,2 |
1 |
1 |
% |
90 |
90 |
80 |
80 |
80 |
Qg, ккал/кг |
8900 |
8900 |
7200 |
7180 |
7200 |
Ккал/кг |
8260 |
8260 |
6630 |
— |
— |
T’ °r max» ^ |
2120 |
2120 |
— |
— |
— |
Сухая масса |
|||||
Л’. % |
45 |
52 |
62 |
65 |
64 |
(СО^рб |
16 |
16 |
12 |
7 |
10 |
Qg, ккал/кг |
3530 |
2860 |
1960 |
— |
— |
Рабочая масса |
|||||
Состав, % |
|||||
13 |
12 |
17 |
21 |
20 |
|
АР |
39 |
46 |
51 |
50 |
49 |
•Warf |
14 |
14 |
10 |
5 |
8 |
Ч |
1,3 |
1.1 |
1,6 |
1,3 |
1.2 |
SoPp |
0,4 |
0,3 |
1,6 |
1.2 |
1.7 |
С» |
25,2 |
20,7 |
13,4 |
14,6 |
14,0 |
Hp |
3,2 |
2,7 |
1.7 |
1.9 |
1,8 |
■Op |
3,8 |
3,1 |
3,5 |
4.6 |
4,0 |
Np |
0,1 |
0,1 |
0.2 |
0,4 |
0,3 |
<?„, ккал/кг |
2760 |
2260 |
1380 |
1470 |
1430 |
Карб» ккал/кг |
2630 |
2130 |
1280 |
1410 |
1350 |
В |
0,84 |
0,84 |
— |
0,77 |
0,78 |
Р, ккал/м8 |
900 |
870 |
— |
830 |
800 |
R, ккал/м8 |
750 |
730 |
— |
640 |
630 |
Іг" °С max’ |
1850 |
1800 |
— |
1600 |
1580 |
^ max’ |
1740 |
1640 |
— |
— |
— |
ROi max. % |
18,7 |
19,3 |
— |
19,0 |
19,5 |
^прив» % |
5 |
6 |
13 |
15 |
15 |
•^прив» % |
15 |
21 |
40 |
35 |
36 |
185 |
Показатели |
Сланцы |
||||
Эстонские |
Ленинградские |
Каширские (Куйбышевская область) |
Озинскне (Саратовская область) |
Савельевские (Саратовская область) |
|
(С02)РрНв, % |
5 |
7 |
8 |
3 |
6 |
^прнв > % |
0,6 |
0,6 |
2,5 |
1,8 |
2,2 |
V0 м8 1 в. прив’ |
1,15 |
1,17 |
— |
1,22 |
1,25 |
П прив. М» |
1,33 |
1,37 |
— |
1,55 |
1,60 |
VI. г прив’ м® |
1,12 |
1,15 |
— |
1,20 |
1,24 |
Плавкость золы, °С |
|||||
И |
1200 |
1250 |
1050 |
1070 |
1120 |
H |
1400 |
1360 |
1120 |
1170 |
1200 |
И |
1430 |
1375 |
1140 |
1190 |
1230 |
В соответствии с этим в табл. 89, помимо жаропроизводительности сланцев t’mах, приведена также жаропроизводительность, фиксируемая с учетом расхода тепла на нагрев золы сланцев до температуры t"mах-
Из данных, приведенных в табл. 89, видно резкое различие в теплоте сгорания горючей массы сланцев и рабочего топлива, а также существенное различие в качестве сланцев, добываемых в Прибалтийском — бассейне (эстонские и ленинградские сланцы) и в Приволжском бассейне (Саратовская и Куйбышевская области).
Низшая теплота сгорания эстонских сланцев примерно вдвое превышает теплоту сгорания волжских; теплота сгорания горючей массы ленинградских сланцев почти в 4 раза выше теплоты сгорания рабочего топлива.
Прибалтийские сланцы используют в котельных установках электростанций и промышленных предприятий, расположенных вблизи от места* добычи сланцев.
Экономическая эффективность их применения существенно возрастает при использовании золы в качестве строительного материала.
Целесообразна термическая переработка сланцев с целью отгонки летучих веществ. В результате получают сланцевый газ и жидкое топливо.
Энергетический институт им. Г. М. Кржижановского совместно с другими институтами разработал и осуществил в полупромышленном масштабе метод комплексного энерготехнологического использования сланцев [103, 104].
В десятой пятилетке будет введена в действие опытная установка по энерготехнологической переработке сланцев на Эстонской ГРЭС и расширено использование сланцезольных отходов для известкования почв и производства строительных материалов [9].
Доля сланцев в топливном балансе СССР составляет ~1%.
В 1960 г. в СССР было добыто 14 млн. т горючих сланцев, в том числе 9 млн. т в Эстонской ССР. В 1974 г. добыча сланцев возросла до 33 млн. т: 27 млн. т в Эстонии и 6 млн. т в РСФСР [4].
Предусматривается дальнейшее увеличение добычи сланцев. В десятой пятилетке намечено повысить мощность разрезов для добычи сланцев в Эстонии открытым способом на 5 млн. т в год [90].