Типы угля: состав, использование и энергетическая ценность

Уголь представляет собой осадочную черную или темно-коричневую породу, которая варьируется по составу. Некоторые виды угля горят горячее и чище, в то время как другие содержат большое количество влаги и соединений, которые способствуют кислотным дождям и другим загрязнениям при сжигании.

Угли различного состава используются в качестве горючего ископаемого топлива для выработки электроэнергии и производства стали во всем мире. Это был самый быстрорастущий источник энергии в мире в 21 веке, согласно Международное энергетическое агентство (МЭА)

Геологические процессы и разлагающееся органическое вещество создают уголь на протяжении тысячелетий. Он добывается из подземных образований или «швов», через подземные туннели или путем удаления больших площадей земной поверхности. Выкопанный уголь должен быть очищен, промыт и обработан, чтобы подготовить его для коммерческого использования.

Китай в настоящее время добывает больше угля, чем любая другая страна в мире, хотя его доказанные запасы занимают четвертое место после США, России и Индии. По оценкам МЭА, мировое предложение должно возрасти примерно на 0,6 процента к 2020 году.

Австралия занимает первое место в мировом списке экспортеров, отправив 298 миллионов метрических тонн угля в 2010 году. Индонезия и Россия заняли второе и третье место, экспортировав 162 и 109 миллионов метрических тонн соответственно. США заняли четвертое место в мире, поставив 74 миллиона метрических тонн за пределы своих границ в том же году.

Южная Африка в наибольшей степени зависит от угля, получая 93 процента своей электроэнергии из этого источника энергии. Китай и Индия также в значительной степени полагаются на уголь в значительных объемах своей энергии - 79% и 69% соответственно. США получают 45 процентов своей электроэнергии из этого источника, занимая 11-е место в глобальном списке стран, производящих энергию из этого источника.

Жесткий против Мягкий: Уголь падает на две основные категории: жесткий и мягкий. Мягкий уголь также известен как бурый уголь или бурый уголь. Китай производит больше каменного угля, чем любая другая страна, в три раза. Колоссальные 3 162 миллиона метрических тонн каменного угля, произведенного в Китае, уменьшают объем производства производители, занявшие второе и третье место, - США с 932 миллионами метрических тонн и Индия с 538 миллионами метрических тонн. тонн.

Германия и Индонезия чуть ли не связывают почетные звания в производстве мягкого бурого угля. Эти страны выкопали 169 миллионов и 163 миллиона метрических тонн соответственно.

Кокс против Стим: Коксующийся уголь, также известный как металлургический уголь, имеет низкое содержание серы и фосфора и может выдерживать высокие температуры. Коксующийся уголь подается в печи и подвергается бескислородному пиролизу, который нагревает уголь до приблизительно 1100 градусов по Цельсию, плавление и удаление летучих соединений и примесей чистый углерод. Горячий, очищенный, сжиженный углерод затвердевает в комки, называемые «коксом», которые можно подавать в доменную печь вместе с железной рудой и известняком для производства стали.

Паровой уголь, также известный как энергетический уголь, подходит для производства электроэнергии. Паровой уголь измельчается в мелкий порошок, который быстро сгорает при высоких температурах и используется на электростанциях для нагрева воды в котлах с паровыми турбинами. Он также может быть использован для отопления помещений для дома и бизнеса.

Все виды угля содержат фиксированный углерод, который обеспечивает запас энергии и различные количества влаги, золы, летучих веществ, ртути и серы. Поскольку физические свойства и качество угля сильно различаются, электростанции, работающие на угле, должны быть спроектированы с учетом конкретные свойства доступного сырья и сократить выбросы загрязняющих веществ, таких как сера, ртуть и диоксины.

Уголь выделяет тепловую энергию или тепло при сжигании, а также углерод и золу. Зола состоит из минералов, таких как железо, алюминийизвестняк, глина и кремнезем, а также микроэлементы, такие как мышьяк и хром.

Потенциал накопленной энергии в угле описывается как «теплотворная способность», «теплотворная способность» или «теплосодержание». Измеряется в британских тепловых единицах (БТЕ) ​​или миллиджоулях на килограмм (МДж / кг). Btu - это количество тепла, которое нагревает приблизительно 0,12 галлона США - фунт воды - на 1 градус Фаренгейта на уровне моря. МДж / кг представляет количество энергии, запасенной в килограмме. Это выражение плотности энергии для топлива, измеренное по весу.

Международная организация стандартов ASTM (бывшее Американское общество по испытаниям и материалам) опубликовало метод ранжирования для классификации сортов угля, образованного из биоразлагаемых гуминовых веществ на основе торфа и органического материала или витринита. Рейтинг угля основан на уровнях геологической метаморфозы, фиксированного углерода и теплотворной способности. Это известно как ASTM D388–05 Стандартная классификация углей по рангу.

Как правило, чем тяжелее уголь, тем выше его энергетическая ценность и ранг. Сравнительное ранжирование четырех разных типов угля от самого плотного по содержанию углерода и энергии до наименее плотного выглядит следующим образом: