Węgiel węglowi nierówny. Koksowy wciąż jest nam niezbędny

Węgiel, niegdyś czarne złoto naszego regionu, w ostatnich latach stał się synonimem zacofania technologicznego. Czy słusznie? Obecnie rzeczywiście niektóre rodzaje węgla – ze względu na swoje właściwości i zastosowanie – powoli stają się nieperspektywiczne. Nie wszystkie jednak, bo już np. węgiel koksowy jest niezbędny dla funkcjonowania gospodarki i nie ma dla niego póki co sensownej alternatywy.

Węgiel brunatny odchodzi do lamusa

Warto zaznaczyć, że węgiel węglowi nierówny. Czym innym jest węgiel brunatny, a czym innym węgiel kamienny. Brunatny, ze względu na swoje właściwości – dużą zawartość wilgoci, siarki i popiołu – nie powinien być spalany w indywidualnych źródłach ogrzewania, bo się do tego – ze względów ekologicznych – zwyczajnie nie nadaje. Ma niską wartość energetyczną wynoszącą w zależności od gatunku od 8 do 20 Mj/kg. Jest kruchy i co gorsza, znakomicie chłonie wilgoć – nawet 50% masy tego węgla może stanowić woda. Z tego powodu jego stosowanie ograniczone jest obecnie do elektrowni i elektrociepłowni. Ze względu na swoje właściwości utrudniające transport na większe odległości (dochodzi wówczas do zbijania się węgla w duże bryły, co stwarza problemy przy rozładunku, czy też jego zamarzania zimą), zakłady stosujące węgiel brunatny zwykle zlokalizowane są w pobliżu miejsca wydobycia. Elektrownie zasilane węglem brunatnym wskazywane są z kolei jako najwięksi emitenci gazów cieplarnianych oraz dwutlenku węgla. Ich historia powoli, acz nieuchronnie zmierza do końca. Przykładem jest chociażby Elektrownia Bełchatów, największy polski producent energii, który w 12 blokach zasilanych węglem brunatnym, wytwarza 5298 MW mocy tj. niespełna 10% mocy zainstalowanej w naszym kraju. Według informacji z 2021 r. ostatni blok węglowy w Bełchatowie ma zostać wyłączony w 2036 r. Nawet jeśli data ta zostanie przesunięta w czasie, to nie zmieni to faktu, że w dobie troski o klimat, siłownie zasilane węglem brunatnym odejdą do lamusa i zastąpione zostaną siłowniami jądrowymi oraz odnawialnymi źródłami energii.

Diabeł tkwi w szczegółach

Przyszłość węgla brunatnego w Polsce i Europie wydaje się być więc przesądzona. Zupełnie innym rodzajem węgla jest węgiel kamienny. W porównaniu do węgla brunatnego, węgiel kamienny posiada znacznie większą zawartość czystego węgla, dzięki czemu jest on bardziej kaloryczny. W praktyce przemysłowej oraz handlowej wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje węgla kamiennego – energetyczny i koksowy. Nazewnictwo odzwierciedla sferę zastosowania tych węgli – energetyczny stosowany jest przede wszystkim w energetyce (elektrownie i elektrociepłownie) oraz w indywidualnych kotłowniach, zaś koksowy w hutnictwie żelaza i stali (koksownie). Do kamiennych węgli energetycznych zaliczamy węgle typu 31, 32 i 33, zaś do kokosowych typu 34 i 35. Zasadniczo czym niższe oznaczenie typu, tym węgiel ma niższą kaloryczność (i tak jednak niepomiernie wyższą od węgla brunatnego), ale paradoksalnie łatwiej go spalić. Z kolei im wyższe oznaczenie typu węgla, tym większa zdolność sklejania się brył, tzw. spiekalność i duża zawartość smoły Np. typ 31, zwany płomiennym, ma wartość opałową w wysokości „tylko” do 26 Mj/kg, ale spala się łatwo i czysto. Po jego spalaniu pozostaje niewielka ilość sypkiego popiołu. Z kolei typ 33 zwany gazowym, ma około 30 Mj/kg wartości opałowej, ale przy spalaniu wydziela spore ilości trudnopalnych gazów. W indywidualnych kotłowniach jego wykorzystanie z zachowaniem parametrów ochrony środowiska, możliwe jest wyłącznie w przypadku nowych kotłów, z retortowym podajnikiem. Kotłów, na które moda powoli mija, głównie za sprawą tego, że na ich zakup nie są udzielane już dotacje, jak to było jeszcze kilka lat wstecz. Węgle energetyczne stosowane są jednak przede wszystkim w energetyce. Elektrowni zasilanych energetycznym węglem kamiennym w Polsce jest więcej niż w elektrowni zasilanych węglem brunatnym. Choć do produkcji energii wykorzystują gatunkowo lepszy rodzaj węgla, to nadal uważane są za znaczących emitentów gazów cieplarnianych. Podobnie jak elektrownie produkujące energię z węgla brunatnego, tak i elektrownie wykorzystujące węgiel energetyczny, również w końcu zostaną zastąpione innymi rozwiązaniami.

Węgiel koksowy – twardy i potrzebny

Z kolei węgle typu 34 (gazowo-koksowy) i 35 (ortokoksowy), czyli takie jakie wydobywane są w kopalniach Jastrzębskiej Spółki Węglowej, to węgle o wartości opałowej powyżej 30 Mj/kg, ale jeszcze trudniej palne niż węgiel gazowy, stąd też nigdy się ich nie stosowało w indywidualnym ciepłownictwie. Zresztą byłaby to niepotrzebna strata cennego surowca, bowiem właśnie węgle koksowe, a nie żadne inne, są idealne do koksowni, gdzie ich parametry – przede wszystkim wysoka twardość i spiekalność – są wykorzystywane do produkcji koksu. W koksowniach, w procesie spalania węgla koksowego, w specjalnych instalacjach tzw. bateriach koksowniczych, bez dostępu tlenu powstaje koks. A ten jest niezbędny w hutnictwie, jest podstawą produkcji żelaza i stali. Najważniejsze funkcje koks pełni w procesie wielkopiecowym. Stosowany jest jako paliwo wytwarzające ciepło potrzebne do nagrzania i stopienia materiałów wsadowych, wykorzystywany jest także do przebiegu reakcji chemicznych zapewniając odpowiednią gazoprzepuszczalność materiałów wsadowych w poszczególnych strefach wielkiego pieca.

Brak sensownych alternatyw dla węgla koksowego

Dlatego właśnie węgiel koksowy – w przeciwieństwie do węgla energetycznego – znalazł się na liście unijnych surowców strategicznych tj. o krytycznym dla gospodarki znaczeniu. Wpisanie węgla koksowego na wspomnianą listę świadczy o jego istotnym znaczeniu dla gospodarki krajów członkowskich. Dlaczego? Według Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk, węgiel koksowy – obok rudy żelaza – jest podstawowym surowcem dla przemysłu hutniczego. Tylko w Unii Europejskiej 60% stali surowej wytwarzane jest w układzie: koksownia – wielki piec – konwertor tlenowy. Poza Unią wskaźnik ten jest jeszcze wyższy. Jak wskazuje Instytut, „pomimo prowadzonych od wielu lat prac badawczych i wdrożeniowych nad innymi metodami tzw. bezpośredniej redukcji rudy żelaza (DRI), nadal proces wielkopiecowy pozostaje dominującą technologią w produkcji stali – w skali światowej udział stali produkowanej w tym układzie wynosi 72%”. Brak bowiem ekonomicznie uzasadnionych technologii wytopu stali bez użycia koksu. Oczywiście w hutach wykorzystywane są do produkcji stali również piece łukowe, zasilane energią elektryczną, ale w dobie rosnących cen energii, nie są one w stanie zastąpić tradycyjnych wielkich piecy hutniczych, wykorzystujących koks. Stal zaś jest z kolei konieczna, by transformować energetykę, w tym m.in. budować farmy wiatrowe.

Te dane uzmysławiają strategiczny charakter – nie tylko dla polskiej, ale całej europejskiej gospodarki – Jastrzębskiej Spółki Węglowej, która jest największym na kontynencie europejskim producentem węgla koksowego. W 2022 kopalnie JSW wyfedrowały 14,1 mln ton węgla. Bez tego węgla sytuacja europejskich producentów stali byłaby bardzo trudna.

(RT)