Vrste ugljena: sastav, potrošnja i energetska vrijednost

Ugljen je sedimentna crna ili tamno smeđa stijena koja varira u sastavu. Neke vrste ugljena gori toplije i čišće, dok druge sadrže visok sadržaj vlage i spojeve koji pridonose kiseloj kiši i drugim zagađenju kada se spali.

Ugljen različitog sastava koristi se kao gorivo fosilno gorivo za proizvodnju električne energije i proizvodnju čelika širom svijeta. To je bio najbrži rastući izvor energije širom svijeta u 21. stoljeću, prema Međunarodnoj agenciji za energetiku.

O proizvodnji ugljena

Geološki procesi i propadanje organske tvari stvaraju ugljen tisućama godina. Miniran je iz podzemnih formacija ili "šavova", kroz podzemne tunele ili uklanjanjem velikih površina Zemljine površine. Isklesani ugljen mora se očistiti, prati i obrađivati ​​kako bi se pripremio za komercijalnu upotrebu.

Kina trenutno proizvodi više uglja nego bilo koja druga zemlja u svijetu, iako su njezine dokazane rezerve rangirane četvrto iza SAD-a, Rusije i Indije. IEA procjenjuje da bi se globalna opskrba trebala povećati brzinom od oko 0,6 posto do 2020. godine.

Izvoznici i uvoznici ugljena

Australija je na vrhu svjetske liste izvoznika, nakon što je 2010. poslala 298 milijuna tona ugljena u inozemstvo. Indonezija i Rusija rangirane su na drugom i trećem mjestu, izvoze 162 i 109 milijuna tona. SAD su na četvrtom mjestu globalno otpremili 74 milijuna tona tona izvan svojih granica iste godine.

Oslanjanje na ugljen

Južna Afrika najviše oslanja na ugljen, uzimajući 93 posto svoje električne energije iz ovog izvora energije. Kina i Indija također jako oslanjaju na ugljen za znatne količine svoje energije, na 79, odnosno 69 posto. SAD izvoze 45 posto svoje električne energije iz tog izvora, rangiranu na 11. mjestu na globalnom popisu zemalja koje generiraju energiju iz ovog izvora.

Tvrde i mekane vrste ugljena

Ugljen pada u dvije glavne kategorije: tvrdo i mekano. Meko ugljen je također poznat kao smeđi ugljen ili lignit. Kina proizvodi više ugljena od bilo koje druge zemlje za faktor od oko tri. Nevjerojatna 3,162 milijuna metričkih tona tvrdog ugljena koje proizvodi Kina kani proizvodnju drugog i trećeg proizvođača - SAD-a na 932 milijuna tona i Indiji na 538 milijuna tona.

Njemačka i Indonezija gotovo su vezale za čast vrhunskih priznanja u proizvodnji mekog smeđeg ugljena. Ove zemlje iskopale su 169 milijuna i 163 milijuna tona.

Ugljen za koksiranje protiv parnog ugljena

Koksni ugljen, također poznat kao metalurški ugljen, ima niski sadržaj sumpora i fosfora i može izdržati visoku toplinu. Koksni ugljen ulazi u pećnice i podvrgava se pirolitiji bez kisika, proces koji zagrijava ugljen na oko 1100 stupnjeva Celzijusa, topi ga i izbacuje hlapljive spojeve i nečistoće kako bi ostavio čisti ugljik. Vrući, pročišćeni, ukapljeni ugljik skrutnjava se u grudama pod nazivom "koks" koji se mogu unijeti u visokouzlazni plamen zajedno s željeznom rudom i vapnencem za proizvodnju čelika.

Parni ugljen, također poznat kao termalni ugljen, pogodan je za proizvodnju električne energije.

Parni ugljen ulijeva se u fini prašak koji brzo gori na visokim temperaturama i koristi se u elektranama za zagrijavanje vode u kotlovima koji vode parne turbine. Također se može koristiti za grijanje prostora za domove i poslovne subjekte.

Energija u ugljenu

Sve vrste ugljena sadrže fiksni ugljen, koji osigurava pohranjenu energiju i različite količine vlage, pepela, hlapljive tvari, žive i sumpora. Budući da se fizička svojstva i kvaliteta ugljena jako razlikuju, elektrane na ugljen moraju biti konstruirane tako da zadovoljavaju specifična svojstva raspoloživih sirovina i smanjuju emisije onečišćujućih tvari kao što su sumpor, živa i dioksini.

Ugljen oslobađa toplinsku energiju ili toplinu kada se spali, zajedno s ugljikom i pepelom. Ash se sastoji od minerala poput željeza, aluminija, vapnenca, glina i silike, kao i elemenata u tragovima kao što su arsen i krom.

Pohranjeni energetski potencijal unutar ugljena opisan je kao "kalorijska vrijednost", "vrijednost grijanja" ili "sadržaj topline". To se mjeri u britanskim termalnim jedinicama (Btu) ili milijulama po kilogramu (MJ / kg).

BTtu je količina topline koja će zagrijavati približno 0,12 američkih galona - funta vode - za stupanj Fahrenheit na razini mora.

MJ / kg predstavlja količinu energije pohranjenu u kilogramu. Ovo je izraz gustoće energije za goriva izmjerena težinom.

Vrste ugljena u usporedbi i rangirani

Međunarodna organizacija za standarde (ASTM) izdaje rangiranje metode za razvrstavanje razina ugljena koji nastaju od biorazgradivih humusnih supstanci i organskih materijala ili vitrinita na tresetu. Rangiranje ugljena temelji se na razinama geološke metamorfoze, fiksnog ugljika i kalorične vrijednosti. Poznato je kao ASTM D388-05 Standardna klasifikacija ugljena prema poretku.

Kao opće pravilo, što je ugljen teži, to je veća energetska vrijednost i rang. Usporedno rangiranje četiri različite vrste ugljena od najgušćih u ugljiku i energiji do najmanje guste je kako slijedi:

Rang	Vrsta ugljena	Kalorična vrijednost (MJ / kg)
#1	Antracit	30 mililitara po kilogramu
#2	bitumenski	18,8-29,3 milijula ​​po kilogramu
#3	Pod-bitumenski	8.3-25 milijula ​​po kilogramu
#4	Lignite (smeđi ugljen)	5.5-14.3 milijula ​​po kilogramu