Нүүрс

Чөлөөт нэвтэрхий толь, Википедиагаас

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.

Англи хэлний "Coal" буюу нүүрс гэдэг үг нь Герман гаралтай үг (Германаар Kohl, Шведээр kol^[1]) 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.

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

Агуулга 1 Нүүрсний төрөлүүд 2 Нүүрсний хэрэглээ 2.1 Түлшинд хэрэглэх 2.2 Коксжуулах 2.3 Хийжүүлэх 2.4 Шингэрүүлэх 3 Сөрөг нөлөө 3.1 Нүүрсний уурхай, олборлолт 3.2 Нүүрсийг шатаах 4 Энергийн хэмжээ 5 Нүүрстөрөгчийн хэмжээ 6 Нүүрсний гүний шаталт 7 Дэлхийн нүүрсний нөөц 8 Нүүрс экспортлогч орнууд 9 Бусад холбоотой сэдвүүд 10 Ишлэл 11 Гадны холбоосууд

[Засварлах] Нүүрсний төрөлүүд

• Хүрэн нүүрс (Lignite мөн "brown coal") нь бага хувирсан нүүрс бөгөөд ихэвчлэн дулааны цахилгаан станцaд түлш болгон хэрэглэдэг.
• Чулуун нүүрс (Sub-bituminous 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.

[Засварлах] Нүүрсний хэрэглээ

[Засварлах] Түлшинд хэрэглэх

Нүүрсийг дулааны цахилгаан станцад шатааж, цахилгаан, дулаан гаргаж авахад хэрэглэх ба дэлхийн нүүрсний жилийн хэрэглээ ойролцоогоор 5.3 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 ^[2]. 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.

[Засварлах] Коксжуулах

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 хэрэглэнэ. Нүүрсийг коксжуулах явцад коксоос гадна нүүрсний давирхай (coal tar), хөнгөн тос, хий ялгарна.

[Засварлах] Хийжүүлэх

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.

[Засварлах] Шингэрүүлэх

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

Fischer-Tropsch технологи дэлхийн II дайны үед Германд боловсрогдсон бөгөөд одоо ӨАБНУ-ын Sasol 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.

Bergius технологи (устөрөгчжүүлэн шингэрүүлэх - liquefaction by hydrogenation)-ийг Германд боловсруулсан ба Дэлхийн I ба II дайны үед ашиглаж байв. Устөрөгчжүүлэн шууд шингэрүүлэх хэд хэдэн өөр технологи боловсрогдсоноос, АНУ-ын Gulf Oil компани боловсруулсан SRC-I and SRC-II (Solvent Refined Coal) технологи, 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 ^[3].

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, өөрөөр шийдэх хэрэгтэй гэж үзэж байгаа болно. Жишээлбэл, ялгарч буй СО₂-ийг азот, эсвэл бусад хийн тусламжтайгаар шингэрүүлэх гэх мэт.

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^[4]. 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.

[Засварлах] Сөрөг нөлөө

[Засварлах] Нүүрсний уурхай, олборлолт

Нүүрс олборлох явц байгаль орчинд нилээдгүй сөрөл нөлөө үзүүлнэ. 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.

[Засварлах] Нүүрсийг шатаах

Бусад шатах ашигт малтмалуудтай адил, нүүрсийг шатаах явцад их хэмжээний нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO₂), азотын исэлүүд (NO_x), 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.

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. Нүүрсэнд агуулагдах нүүрстөрөгчийн хэмжээ газрын тосныхоос илүү бөгөөд бусад хортой хольцыг нүүрснээс салгах нь тосныхоос мөн илүү төвөгтэй. Зөвхөн АНУ-д нүүрсний цахилгаан станцын хорт хаягдлаас болон жил бүр хэдэн арван мянган хүмүүс нас барж байгаа гэсэн судалгаа байна^[5]. 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 ^[6][7] . 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 ^[8].

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

[Засварлах] Энергийн хэмжээ

Нүүрсний ялгаруулах энергийн хэмжээ ойролцоогоор 24 Мж/кг ^[9], 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^[10]. Гэхдээ цахилгаан дамжуулах үед гарах шугамын алдагдлыг (5 - 10%) тооцвол үүнээс илүү хэмжээний цахилгаан (нүүрс) хэрэгтэй болох юм.

[Засварлах] Нүүрстөрөгчийн хэмжээ

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 N_A -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 30% нь 2 kW-ц цахилгаан болон хувирах учир бид 1 kW-ц цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээ тутамд 0.915 kg(CO₂) үүсгэж байна.

[Засварлах] Нүүрсний гүний шаталт

Нүүрсний давхраас ой, хээрийн түймэр болон, уурхайн дотоод шаталтын улмаас газрын гүнд шатна ^{[11] [12][13]}. 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 Пенсивани 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 ^[14].

[Засварлах] Дэлхийн нүүрсний нөөц

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 ^[15], дэлхийн жилийн хэрэглээг 15 терраватт гэвэл ^[16], 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)^[17]

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

[Засварлах] Нүүрс экспортлогч орнууд

Нүүрсний экспорт, орон болон жилээр (сая тн)^[18]

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
Индонези	107.8	131.4
Нийт	713.9	764.0

[Засварлах] Бусад холбоотой сэдвүүд

• Шатах ашигт малтмал
• Дэлхийн дулаарал
• Газрын тос
• Геологи

[Засварлах] Ишлэл

[Засварлах] Гадны холбоосууд

• Coal Online Утаагүй түлш боловсруулах технологийн талаар
• World Coal Institute Дэлхийн нүүрсний хүрээлэн
• MSNBC report on coal pollution health effects in the United States
• Clean coal technologies Нүүрс боловсруулах технологи
  • Advanced methods of using coal
• USDOE Hydrogen from Coal Research Нүүрснээс устөрөгч ялгах
• Wyoming Coal Вайомингийн Их Сургуулийн вэб хуудас
• Coal - origin, purification and consumption Нүүрсний гарал үүсэл, баяжуулалт, хэрэглээ
• History of coal seams and the practice of coal mining in North Staffordshire, UK