Tipuri de cărbune: compoziție, utilizare și valoare energetică

Cărbunele este o rocă sedimentară de culoare neagră sau maro închis, care variază în compoziție. Unele tipuri de cărbune ard mai cald și mai curat, în timp ce altele conțin un conținut ridicat de umiditate și compuși care contribuie la ploaia acidă și la alte poluări atunci când sunt arse.

Carbuni cu compoziție diferită sunt folosiți ca combustibil fosil combustibil pentru generarea de energie electrică și producerea oțelului în întreaga lume. Aceasta a fost cea mai rapidă sursă de energie în întreaga lume în secolul XXI, potrivit Agenția Internațională pentru Energie (AIE)

Procesele geologice și materia organică în descompunere creează cărbune peste mii de ani. Este extras din formațiuni subterane sau „cusături”, prin tuneluri subterane sau prin îndepărtarea unor suprafețe mari ale suprafeței Pământului. Cărbunele excavat trebuie curățat, spălat și prelucrat pentru a-l pregăti pentru utilizare comercială.

În prezent, China produce mai mult cărbune decât oricare altă țară din lume, deși rezervele sale dovedite se situează pe locul patru în spatele SUA, Rusiei și Indiei. AIE estimează că oferta globală ar trebui să crească cu o rată de aproximativ 0,6 la sută până în 2020.

Australia ocupă topul listei exportatorilor la nivel mondial, după ce în 2010 a trimis 298 de milioane de tone de cărbune peste hotare. Indonezia și Rusia s-au clasat pe locul doi și trei, exportând 162, respectiv 109 milioane de tone metrice. SUA au ajuns pe locul patru la nivel mondial, după ce au expediat 74 de milioane de tone peste granițele sale în același an.

Africa de Sud se bazează cel mai mult pe cărbune, preluând 93% din energia electrică din această sursă de energie. China și India se bazează foarte mult pe cărbune pentru cantități substanțiale din energia lor, la 79% și, respectiv, 69%. SUA preia 45% din energia electrică din această sursă, situându-se pe locul 11 ​​pe lista globală a țărilor care generează energie din această sursă.

Greu vs. Moale: Cărbunele se încadrează în două principale categorii: tare și moale. Cărbunele moale este cunoscut și sub denumirea de cărbune brun sau lignit. China produce mai mult cărbune dur decât oricare altă țară cu un factor de aproximativ trei. Cultivarea 3.162 milioane de tone metrice de cărbune dur produs de China duce la creșterea producției producători al doilea și al treilea clasament - SUA la 932 milioane tone metrice și India 538 milioane metric tone.

Germania și Indonezia se apropie aproape de onoarea de onoare de top în producția de cărbune moale maro. Aceste țări au săpat 169 milioane și, respectiv, 163 milioane tone.

Cocoș vs. Aburi: Cărbunele cocs, cunoscut și sub denumirea de cărbune metalurgic, are un conținut scăzut de sulf și fosfor și poate rezista la căldură ridicată. Cărbunele de cocs este introdus în cuptoare și supus pirolizei fără oxigen, proces care încălzește cărbunele aproximativ 1.100 de grade Celsius, topindu-l și eliminând orice compuși volatili și impurități să plece carbon pur. Carbonul fierbinte, purificat, lichefiat se solidifică în bulgări numite „cocs” care pot fi introduse într-un cuptor de sablon împreună cu minereu de fier și calcar pentru a produce oțel.

Cărbunele cu abur, cunoscut și sub denumirea de cărbune termic, este potrivit pentru producerea energiei electrice. Cărbunele abur este măcinat într-o pulbere fină, care arde rapid la călduri mari și este utilizat în centralele electrice pentru a încălzi apa în cazanele care rulează turbine cu abur. De asemenea, poate fi utilizat pentru a asigura încălzirea spațiului pentru locuințe și întreprinderi.

Toate tipurile de cărbune conțin carbon fix, care furnizează energie stocată și cantități diferite de umiditate, cenușă, materii volatile, mercur și sulf. Deoarece proprietățile fizice și calitatea cărbunelui variază mult, centralele pe bază de cărbune trebuie proiectate pentru a se acomoda proprietățile specifice ale materiilor prime disponibile și reducerea emisiilor de poluanți precum sulf, mercur și dioxine.

Cărbunele eliberează energie termică sau căldură atunci când este ars, împreună cu carbon și cenușă. Cenușa este formată din minerale precum fierul, aluminiu, calcar, argilă și silice, precum și oligoelemente precum arsenul și cromul.

Potențialul de energie stocat în cărbune este descris ca „valoare calorică”, „valoare de încălzire” sau „conținut de căldură”. Se măsoară în unități termice britanice (Btu) sau millijoules pe kilogram (MJ / kg). A Btu este cantitatea de căldură care se va încălzi aproximativ 0,12 galoane din SUA - un kilogram de apă - cu 1 grad Fahrenheit la nivelul mării. MJ / kg reprezintă cantitatea de energie stocată într-un kilogram. Aceasta este o expresie a densității energiei pentru combustibilii măsurați în greutate.

Organizația internațională de standarde ASTM (fosta Societate Americană pentru Testare și Materiale) a emis o metodă de clasificare pentru clasificarea claselor de cărbune format din substanțe humice biodegradate pe bază de turbă și din material organic sau din vitrinită. Clasamentul cărbunelui se bazează pe niveluri de metamorfoză geologică, carbon fix și valoare calorică. Este cunoscut sub numele de ASTM D388–05 Clasificarea standard a cărbunilor după rang.

De regulă generală, cu cât este mai greu cărbunele, cu atât valoarea și gradul său de energie sunt mai mari. Clasarea comparativă a patru tipuri diferite de cărbune, de la cel mai dens în carbon și energie la cel mai puțin dens este următoarea: