Нүүрс

Чөлөөт нэвтэрхий толь — Википедиагаас
Харайх: Удирдах, Хайлт
Нүүрс
Хадмал
Монгол үсгээр Negüresü.PNG
монгол кирилл. нүүрс
халимаг кирилл. нүүрсн
Нүүрсний химийн найрлага (жишээ)

Нүүрс нь хар, хар хүрэн өнгөтэй, амархан шатдаг нэгэн төрлийн тунамал чулуулаг юм. Нүүрс нь дээд ургамалын үлдэгдэл хүлэрээс үүсэх ба дотроо хүрэн нүүрс, чулуун нүүрс, антрацит гэсэн төрөлд хуваагдана. Бүрдүүлэгч үндсэн химийн элемент нь нүүрстөрөгч, устөрөгч бөгөөд, хүчилтөрөгч, хүхэр, азот тодорхой хэмжээгээр агуулагдана. Нүүрс нь эрчим хүчний үндсэн эх үүсвэр бөгөөд нүүрсний ордыг ил болон далд уурхайгаар ашиглана.

Нүүрс нь Дэлхийн хэмжээнд цахилгаан эрчим хүч гарган авах хамгийн гол түүхий эд бөгөөд мөн нүүрстөрөгчийн давхар исэлийн гол үүсвэр болж байна. СО2 нь хүлэмжийн хий бөгөөд цаг уурын өөрчлөлт, Дэлхийн дулаарлын гол шалтгаан гэж үзэж байна[1]. Нүүрсийг шатаах явцад байгалийн хийнээс хоёр дахин их, газрын тосноос арай илүү хэмжээний СО2 ялгардаг байна[2].

Монгол орон нүүрсний нөөцөөр баялаг бөгөөд одоогоор таамаг нөөц 152 тэрбум тонноор үнэлэгдэж байна.

Нэршил[засварлах]

Англи хэлний "Coal" буюу нүүрс гэдэг үг нь Герман гаралтай үг (Германаар Kohle, Шведээр kol[3]) бөгөөд нүүрстөрөгч ("carbon") гэдэг нэр томъёо бас ижил үүсэлтэй. Модыг агааргүй орчинд халаан, түүнд агуулагдах ус, дэгдэмхий бодисыг зайлуулан, нүүрстөрөгчийн өндөр агуулгатай (нүүрстөрөгч 85-95 %), хар өнгөтэй, хөнгөн, нүх сүвэрхэг, бутрамтгай үлдэгдэл гаргаж авахыг "Модны нүүрс" ("Charcoal") гэж нэрлэнэ.

Нүүрсний төрөлүүд[засварлах]

  • Хүрэн нүүрс (Lignite мөн Brown coal) нь бага хувирсан нүүрс бөгөөд ихэвчлэн дулааны цахилгаан станцaд түлш болгон хэрэглэдэг.
  • Чулуун нүүрс (Sub-bituminous coal болон Bituminous coal) - нүүрсний хувирлын дунд шатны бүтээгдэхүүн. Дулааны цахилгаан станцд түлш болгон хэрэглэхээс гадна зарим онцгой төрөл-коксжих нүүрсийг коксжуулан гангийн үйлдвэрт хэрэглэнэ.
  • Хагас антрацит болон антрацит (Anthracite) - хамгийн их хувирсан нүүрс. Голчлон утаагүй түлш болгон хэрэглэнэ.

Нүүрсний хэрэглээ[засварлах]

Түлшинд хэрэглэх[засварлах]

Нүүрсийг дулааны цахилгаан станцад шатааж, цахилгаан, дулаан гаргаж авахад хэрэглэх ба дэлхийн нүүрсний жилийн хэрэглээ ойролцоогоор 7 тэрбум тонн. Нийт нүүрсний 75% нь цахилгаан гаргаж авахад зориулагдаж байгаа ба хамгийн том хэрэглэгч БНХАУ, Энэтхэг 2 улс бөгөөд одоогийн байдлаар нэг жилд 1.7 тэрбум тонн нүүрс хэрэглэж байна. Уг бүс нутгийн нүүрсний хэрэглээ урьдчилсан тооцоогоор 2025 онд 2.7 тэрбумд хүрнэ гэж таамаглаж байна [4]. Одоогийн байдлаар нүүрсний хэрэглээ 3 жил тутамд ойролцоогооор 25% нэмэгдэж байгаа нь бусад төрлийн эрчим хүчний түүхий эдүүдтэй харьцуулахад хамгийн их хурдацтайгаар хэрэглээ нь нэмэгдэх байгаа түүхий эд болж байна.

Дэлхий дээр үйлдвэрлэж буй нийт эрчим хүчний 40%-ийг нүүрснээс гарган авч байгаа [5] ба АНУ-д энэ хэмжээ 49% байна[6].

Коксжуулах[засварлах]

Кокс нь бага үнсжилт, хүхрийн агуулгатай коксжих нүүрсийг агааргүй орчинд 1,000 oС дээш хэмд халаан гаргаж авсан саарал өнгөтэй, нүх сүвэрхэг бүтээгдэхүүн юм. Дулаан ялгаруулах чадвар өндөр, 29.6Мж/кг. Коксыг төмрийн хүдэр хайлуулахад түлш, мөн ангижруулагч болгон хэрэглэнэ. Нүүрсийг коксжуулах явцад коксоос гадна нүүрсний давирхай (coal tar), хөнгөн тос, хий ялгарна.

Хийжүүлэх[засварлах]

Газрын тос, хийн үнийн өсөлтөөс хамааран сүүлийн жилүүдэд нүүрснээс шатдаг хий болон шингэн бүтээгдэхүүн (газрын тостой адил бүтээгдэхүүн) гарган авах технологийг эрчтэй хөгжүүлж байна.

Нүүрсийг хийжүүлнэ гэдэг нь нүүрсийг өндөр даралт, температурын нөлөөн дор задлан, хийн бүтээгдэхүүн гаргаж авахыг хэлнэ. ӨАБНУ нүүрсийг хийжүүлэх технологийг өргөнөөр хэрэглэж байгаа (ганц) орон юм.

Шингэрүүлэх[засварлах]

Нүүрсийг шууд болон шууд бус аргаар шингэрүүлэн бензин, дизелийн түлш гарган авахад зориулсан хэд хэдэн технологи боловсрогдож, бэлэн болсон байна.

Шууд бус аргаар шингэрүүлэх, Фишер Тропш технологи дэлхийн II дайны үед Германд боловсрогдсон бөгөөд одоо ӨАБНУ-ын Сасол компани хэрэглэж байна. Уг технологи нь эхлээд нүүрсийг хийжүүлээд (тодорхой хэмжээний СО ба Н2-ийг нэмж), дараа нь уг хийгээ конденсацлан хөнгөн нүүрсустөрөгч гарган авах арга юм. Эцэст нь нүүрсустөрөгчөө дахин нэрж бензин, дизелийн түлш гарган авна.

Шууд шингэрүүлэх буюу устөрөгчжүүлэн шингэрүүлэх (liquefaction by hydrogenation) "Бергиус" технологийг Германд боловсруулсан[7] ба Дэлхийн I ба II дайны үед ашиглаж байв. Шууд шингэрүүлэх хэд хэдэн өөр технологи боловсрогдсоноос, АНУ-ын Гальф Ойл компанийн боловсруулсан SRC-I and SRC-II (Solvent Refined Coal) технологи[8], 1976 онд Вильбурн Шроедэр (Wilburn C. Schroeder) нэр дээр патентлагдсан NUS корпорацийн технологи зэргийг дурьдах хэрэгтэй юм.

NUS корпорацийн устөрөгчжүүлэн, шууд шингэрүүлэх технологи нь нүүрсийг нунтаглан, хатааж, 1% молибдени катализаторийн тусламжтайгаар өндөр температур, даралтын нөлөөгөөр, бага хэмжээний хий (C3/C4), шингэн (C5-C10) - бензиний фракц, NH3, ба CO2 гаргаж авна [9].

Нүүрснээс шингэн бүтээгдэхүүн гаргаж авах өөр нэг арга нь бага температурт нүүрстөрөгчжүүлэх юм. Нүүрсийг бага температурт (450 and 700 °C) коксжуулахад, давирхай нь жирийн давирхайнаас (800 to 1000 °C-д коксжуулсанаас) илүү их хэмжээний хөнгөн нүүрсустөрөгч агуулдаг байна. Уг давирхайг дахин нэрж бензин, дизелийн түлш гарган авах боломжтой юм.

Эдгээр бүх нүүрсийг шингэрүүлэх технологиудын сул тал нь газрын тосноос бензин, дизель түлш ялгаж авахаас хамаагүй илүү их хэмжээний нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2) ялгаруулдаг явдал юм. Тиймээс цаашид уг технологийг их хэмжээгээр хэрэглэх тохиолдолд, нүүрсийг шингэрүүлэх явцад ялгарч буй СО2-ийг багасгах, мөн агаар мандалд цацалгүйгээр СО2-ийг азот, эсвэл бусад хийн тусламжтайгаар шингэрүүлэх зэрэг аргаар шийдэх хэрэгтэй гэж үзэж байна.

Нүүрсийг шингэрүүлэх нь нэгэн төрлийн нөөц технологи бөгөөд, газрын тосны нөөц, олборлолт багасан, эрэлт их хэмжээгээр нэмэгдсэн үед хэрэглэх боломжтой юм. Зарим судлаачдийн тооцоогоор, газрын тосны үнэ 35 ам.доллар/баррель орчим (болон түүнээс дээш) байгаа тохиолдолд, АНУ дотоодынхоо нүүрснээс бензин гаргаж авах нь эдийн засгийн хувьд ашигтай гэж гарсан байна[10]. Хэдийгээр 35 ам.доллар/баррель гэдэг урт хугацааны газрын тосны дундаж үнээс өндөр байгаа ч, яг одоогийн байдлаар газрын тосны үнэ үүнээс өндөр байгаа билээ. Одоо хэрэглэгдэж буй нүүрс шингэрүүлэх технологиудын талаархи Вилиамс, Ларсон (Williams and Larson, 2003) нарын тайлангаас үзэхэд, Хятадад нүүрснээс гарган авч буй шингэн бүтээгдэхүүний өөрийн өртөг 25-35 ам.доллар/баррель байна.


Сөрөг нөлөө[засварлах]

Нүүрсний уурхай, олборлолт[засварлах]

Нүүрсний ил уурхай, Вайомин муж, АНУ

Нүүрс олборлолт байгальд муугаар нөлөөлдөг. Нүүрсний уурхайд хөрс хуулалтын дараа, нүүрсэнд агуулагдах пирит (төмрийн сульфид) нь ус, агаарын хүчилтөрөгчтэй урвалд орж, хүхрийн хүчил үүсгэнэ. Уурхайн усыг шүүрүүлэх явцад уг хүхрийн хүчил гадагшлах ба уурхайн овоолго дахь пирит ч борооны устай урвалд орон удаан хугацааны туршид, тасралтгүй хүхрийн хүчил үүсгэсээр байдаг. Хүхрийн хүчил нь хөрс, хөрсний усaнд нэвчин, улмаар урсгал болон тогтмол усны рН-ын хэмжээг өөрчилж, амьтан, ургамaлыг хордуулах ба улмаар мөхөхөд хүргэнэ. Ялангуяа усны амьтад рН-ийн өөрчлөлтийг тэсвэрлэдэггүй байна. 1930-аад оны үед, АНУ-ын нүүрсний уурхайнуудын олборлолтын явцад, жилд 2.3 сая тн хүхрийн хүчил үүсдэг байсан гэсэн тооцоо байдаг. 1960-аад оны үед зөвхөн Огайо голын савд (the Ohio River), олборлолт хийж буй 1200 уурхайгаас жилд 1.4 сая тн хүхрийн хүчил гадагшилдаг байв.

Нүүрсийг шатаах[засварлах]

Бусад шатах ашигт малтмалуудтай адил, нүүрсийг шатаах явцад их хэмжээний нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2), азотын исэлүүд (NOx), хүхрийн давхар исэл (SO2) ялгарна. Хүхрийн давхар исэл хүчилтөрөгчтэй урвалд орон хүхрийн гуравч исэл (SO3), улмаар хүхрийн хүчил үүсгэнэ. Уг хүхрийн хүчил нь борооны усыг хүчиллэгжүүлнэ. Хүчиллэг бороо нь химийн идэмхий шинжтэй, амьд байгаль болон хүний биед үлэмж хортой.

Нүүрсний цахилгаан станцаас үлэмж хэмжээний (CO2), мөн ажиллаж байгаа болон хаагдсан уурхайгаас нилээдгүй хэмжээний метан ялгарах ба эдгээр нь дэлхийн цаг уурын дулааралтын гол шалтгаан болж байна[11]. Нүүрсэнд агуулагдах нүүрстөрөгчийн хэмжээ газрын тосныхоос илүү бөгөөд бусад хортой хольцыг нүүрснээс салгах нь тосныхоос илүү төвөгтэй. Зөвхөн АНУ-д нүүрсний цахилгаан станцын хорт хаягдлаас болон жил бүр хэдэн арван мянган хүмүүс нас барж байгаа гэсэн судалгаа байна[12]. Сүүлийн үед цахилгаан станцын хортой хаягдалыг багасгах талаар нилээдгүй туршилт судалгаа хийж байна. Жишээлбэл, станцаас ялгарч буй CO2 цуглуулан, нүүрстөрөгчийг ялгаж, хадгалах технологи юм (одоогоор хэрэглэгдэж эхлээгүй).

Нүүрс болон түүний хаягдалд (шатаах явцад ялгарах хий болон үнсэнд) арсени, хар тугалага, меркури, никель, ванади, берил, кадми, бари, хром, зэс, молибден, цайр, селени, ради зэрэг хүнд металууд, мөн бага хэмжээгээр уран, тори зэрэг байгальд тааралдах цацраг идэвхит бодисыг агуулдаг [13][14] . Эдгээр нь, ялангуяа цацраг идэвхит бодисууд, байгаль дээр нүүрсэнд агуулагдахдаа сарнимал, бага хэмжээтэй байх ч, их хэмжээний нүүрсийг шатаах явцад хуримтлагдан, зарим тохиолдолд атомын цахилгаан станцын хаягдлаас өндөр цацраг идэвхит бодисын агуулгатай байх тохиолдол бий [15].

Нүүрс нь дэлхийн цаг уурын өөрчлөлт болон агаарын бохирдлын талаар хяналт султай нутаг дэвсгэрт хүний эрүүл мэндэд маш сөргөөр нөлөөлж байгаа болно.

Энергийн хэмжээ[засварлах]

Нүүрсний ялгаруулах энергийн хэмжээ ойролцоогоор 24 Мж/кг [16], хэрэв kW-цаг -аар хэмжвэл 6.67 kW-цаг/кг болно. Нүүрсний цахилгаан станцын ашигт ажиллагааны коэффициент 30%. Өөрөөр хэлбэл 1 кг нүүрс шатаахад ялгарах 6.67 kW-цаг энергийн 30% буюу 2.0 kW-ц нь цахилгаан эрчим хүч болон хувирна.

Жишээ нь, 100W-ийн компютер нэг жилд 876 kW-ц (100 W × 24 цаг × 365 {өдөр} = 876000 W-ц = 876 kW-ц) эрчим хүч хэрэглэнэ. Энэ хэмжээний эрчим хүчийг гарган авахын тулд : 876 kW-цаг/2.0 kW-цаг = 438 кг нүүрс зарцуулна[17]. Гэхдээ цахилгаан дамжуулах үед гарах шугамын цахилгаан эсэргүүцлийн алдагдлыг (5 - 10%) тооцвол үүнээс илүү хэмжээний цахилгаан (нүүрс) хэрэгтэй болох юм.

Нүүрстөрөгчийн хэмжээ[засварлах]

Нүүрсэнд агуулагдах нүүрстөрөгчийн хэмжээ хамгийн багадаа 50% буюу 1кг нүүрс 0.5кг-с дээш хэмжээний нүүрстөрөгч агуулна. байна. 0.5kg/12kg kmol<suр>-1</suр> = 1/24kmol, 1 mol NA -тэй (Авогадрогийн тоо) тэнцүү. Энэ агаарын хүчилтөрөгчтэй нэгдэн нүүрстөрөгчийн давхар исэл үүсгэх ба (12 + 16 × 2 = жин(CO2) = 44 кг/кмоль) болно. 1 кг нүүрс шатаахад, 1/24 кmol CO2 ялгарах ба 1/24 кmol х 44 kг/kmol = 11/6 кг буюу ойролцоогоор 1.83 кг CO2 болно.

1 кг нүүрсний 29.9% нь 2 kW-ц цахилгаан болон хувирах учир бид 1 kW-ц цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээ тутамд 0.915 kg(CO2) үүсгэж байна[18].

Нүүрсний гүний шаталт[засварлах]

Нүүрсний давхраас ой, хээрийн түймэр болон, уурхайн дотоод шаталтын улмаас газрын гүнд шатна [19] [20][21]. Нүүрсний гүний шаталтын улмаас БНХАУ-д жил бүр 109 сая тн нүүрс шатаж, 200 сая тн нүүрстөрөгчийн давхар исэл ялгарч байна. Энэ нь дэлхийн хэмжээнд шатах ашигт малтмалаас үүсэж буй нийт CO2-ийн 2-3% юм.

АНУ-ын Пенсилвани мужийн хаагдсан нүүрсний уурхайд байрлаж байсан хогийг шатаасны улмаас 1962 онд эхэлсэн нүүрсний давхраасын гүний шаталт одоо хүртэл үргэлжилсээр байна.

Австралийн "Шатаж буй уул"-ыг (Burning Mountain) галт уул гэж үздэг байв. Гэвч энэ нь сүүлийн 5,500 жилийн турш шатсаар байгаа нүүрсний гүний шаталтаас үүссэн утаа, үнс болохыг тогтоосон байна [22].

Дэлхийн нүүрсний нөөц[засварлах]

Энэтхэгийн Жакарканд уурхай. Энэтхэгт Дэлхийн нүүрсний нөөцийн 10% ноогдоно.

1996 оны үнэлгээгээр дэлхийн нийт олборлож болох нөөцийг нэг эксаграмм (1 × 1015 кг буюу 1 триллон тн)-аар, түүний хагас нь чулуун нүүрс гэж үнэлсэн байна. Уг хэмжээний нүүрснээс гаргаж авах энергийн хэмжээг нь 290 зеттажоул [23], дэлхийн жилийн хэрэглээг 15 терраватт гэвэл [24], 600 жил хүрэлцэх хэмжээний нөөц юм.

Английн Бритиш Петролеум компанийн 2005 оны эцсээр хийсэн тооцоогоор, дэлхийн нүүрсний нөөц 909,064 сая тн-оор үнэлэгдсэн байна. АНУ, ОХУ, Австрали, БНХАУ, Энэтхэг, ӨАБНУ зэрэг орнууд нүүрсний ихээхэн нөөцтэй юм.

Нүүрсний нийт нөөц, 1999 оны байдлаар (сая тн)[25]
Орон Битумжсан нүүрс (антрацит багтсан) Хагас битумжсан нүүрс Хүрэн нүүрс Нийт
АНУ 115891 101021 33082 249994
ОХУ 49088 97472 10450 157010
БНХАУ 62200 33700 18600 114500
Энэтхэг 82396 2000 84396
Австрали 42550 1840 37700 82090
Герман 23000 43000 66000
ӨАБНУ 49520 49520
Украйн 16274 15946 1933 34153
Казахстан 31000 3000 34000
Польш 20300 1860 22160

Нүүрс экспортлогч орнууд[засварлах]

Нүүрсний экспорт, орон болон жилээр (сая тн)[26]
Орон 2003 2004
Австрали 238.1 247.6
АНУ 43.0 48.0
ӨАБНУ 78.7 74.9
Хуучин ЗХУ 41.0 55.7
Польш 16.4 16.3
Канад 27.7 28.8
БНХАУ 103.4 95.5
Өмнөд Америк 57.8 65.9
Индонез 107.8 131.4
Нийт 713.9 764.0

Бусад холбоотой сэдвүүд[засварлах]

Ишлэл[засварлах]

  1. "Human Impacts on Climate" American Geophysical Union. Retrieved on Sept 23rd 2008
  2. The EIA reports the following emissions in million metric tons of carbon dioxide:
    • Nat gas: 5,840.07
    • Petroleum: 10,995.47
    • Coal: 11,357.19
    For 2005 as the official energy statistics of the US Government.[1]
  3. Oxford English Dictionary 1989 edition
  4. International Energy Outlook. September 9, 2005-д хандсан.
  5. http://www.worldcoal.org/pages/content/index.asp?PageID=188
  6. http://www.eia.doe.gov/cneaf/electricity/epa/figes1.html
  7. Robert Haul: Friedrich Bergius (1884-1949), p. 62 in 'Chemie in unserer Zeit', VCH-Verlagsgesellschaft mbH, 19. Jahrgang, April 1985, Weinheim Germany
  8. Cleaner Coal Technology Programme (October 1999). "Technology Status Report 010: Coal Liquefaction" (PDF). Department of Trade and Industry (UK). Retrieved on 2006-11-23.
  9. Phillip A. Lowe, Wilburn C. Schroeder, Anthony L. Liccardi (1976). "Technical Economies, Synfuels and Coal Energy Symposium, Solid-Phase Catalytic Coal Liquefaction Process". The American Society of Mechanical Engineers.
  10. Diesel Fuel News: Ultra-clean fuels from coal liquefaction: China about to launch big projects - Brief Article. September 9, 2005-д хандсан.
  11. http://www.columbia.edu/~jeh1/2007/IowaCoal_20071105.pdf
  12. Deadly power plants? Study fuels debate. September 4, 2006-д хандсан.
  13. Coal Combustion. September 9, 2005-д хандсан.
  14. Radioactive Elements in Coal and Fly Ash, USGS Factsheet 163-97. September 9, 2005-д хандсан.
  15. Coal Combustion: Nuclear Resource or Danger. October 16, 2006-д хандсан.
  16. Fisher, Juliya. Energy Density of Coal. The Physics Factbook. 2006-08-25-д хандсан.
  17. A similar result, using a lightbulb instead, see
    How much coal is required to run a 100-watt light bulb 24 hours a day for a year?. Howstuffworks. 2006-08-25-д хандсан.
  18. CO2 Emissions Report
  19. Sino German Coal fire project. September 9, 2005-д хандсан.
  20. Committee on Resources-Index. September 9, 2005-д хандсан.
  21. http://www.fire.blm.gov/textdocuments/6-27-03.pdf. September 9, 2005-д хандсан.
  22. Burning Mountain Nature Reserve. September 9, 2005-д хандсан.
  23. Sustainable Energy" 2005 page 303 The MIT Press by Jefferson W. Tester et al. ISBN 0-262-20153-4
  24. BP2006 energy report, and US EIA 2006 overview
  25. http://www.worldenergy.org/wec-geis/publications/reports/ser/coal/coal.asp
  26. http://www.eia.doe.gov/oiaf/aeo/supplement/pdf/suptab_114.pdf

Гадны холбоосууд[засварлах]