Hiilen tyypit: koostumus, käyttö ja energian arvo

Hiili on sedimenttinen musta tai tummanruskea kivi, jonka koostumus vaihtelee. Jotkut hiilityypit palavat kuumemmiksi ja puhtaammiksi, kun taas toiset sisältävät korkean kosteuspitoisuuden ja yhdisteet, jotka osaltaan aiheuttavat happosateita ja muita pilaantumista.

Erikoisen koostumuksen hiilejä käytetään palavana fossiilisena polttoaineena sähkön ja teräksen tuottamiseen ympäri maailmaa. Se on ollut maailman nopeimmin kasvava energialähde 2000 - luvulla Kansainvälinen energiajärjestö (IEA)

Geologiset prosessit ja hajoava orgaaninen aine tuottavat hiiltä tuhansien vuosien aikana. Se louhitaan maanalaisista muodostelmista tai "saumoista" maanalaisten tunnelien kautta tai poistamalla suuret maapallon alueet. Kaivettu hiili on puhdistettava, pestävä ja käsiteltävä sen valmistamiseksi kaupalliseen käyttöön.

Kiina tuottaa tällä hetkellä enemmän hiiltä kuin mikään muu maa maailmassa, vaikka sen todistetut varannot ovat neljännellä sijalla Yhdysvaltojen, Venäjän ja Intian jälkeen. IEA arvioi, että globaalin tarjonnan pitäisi nousta noin 0,6 prosenttia vuoteen 2020 mennessä.

Australia on maailman johtava viejäluettelo, ja se lähetti 298 miljoonaa tonnia hiiltä ulkomaille vuonna 2010. Toisella sijalla oli Indonesia ja kolmannella alueella Venäjä, ja vientiä oli vastaavasti 162 ja 109 miljoonaa tonnia. Yhdysvallat tuli neljänneksi maailmanlaajuisesti, kun hän lähetti samana vuonna 74 miljoonaa tonnia rajojensa ulkopuolelle.

Etelä-Afrikka luottaa voimakkaimmin hiileen, ja se ottaa 93 prosenttia sähköntuotannostaan ​​tästä energialähteestä. Kiina ja Intia ovat myös riippuvaisia ​​voimakkaasti hiilestä merkittävissä määrin energiassaan, vastaavasti 79 prosenttia ja 69 prosenttia. Yhdysvallat vie 45 prosenttia sähköstään tältä lähteeltä ja on 11. sija maailman luettelossa maista, jotka tuottavat energiaa tästä lähteestä.

Kova vs. Pehmeä: Hiili jakautuu kahteen pääosaan luokat: kova ja pehmeä. Pehmeä hiili tunnetaan myös nimellä ruskohiili tai ruskohiilen. Kiina tuottaa enemmän kivihiiltä kuin mikään muu maa kerroin noin kolme. Kiinan tuottama huikeat 3 162 miljoonaa tonnia kivihiiltä heikentää Kiinan tuotantoa toisen ja kolmannen sijan tuottajat - Yhdysvallat 932 miljoonalla tonnilla ja Intia 538 miljoonalla tonnilla tonnia.

Saksa ja Indonesia lähestyvät melkein parhaimpia kunnianosoituksia pehmeän ruskean hiilen tuotannossa. Nämä maat kaivoivat vastaavasti 169 miljoonaa tonnia ja 163 miljoonaa tonnia.

Koksaaminen vs. Steam: Koksihiilellä, joka tunnetaan myös nimellä metallurginen hiili, on vähän rikki- ja fosforipitoisuutta ja se kestää korkeaa lämpöä. Koksihiili syötetään uuneihin ja altistetaan hapottomalle pyrolyysille, prosessi, joka lämmittää hiilen noin 1100 astetta, sulattaen sen ja poistamalla kaikki haihtuvat yhdisteet ja epäpuhtaudet poistuakseen puhdas hiili. Kuuma, puhdistettu, nesteytetty hiili jähmettyy "koksiksi" kutsuttuiksi kappaleiksi, jotka voidaan syöttää masuuniin yhdessä rautamalmin ja kalkkikivin kanssa teräksen tuottamiseksi.

Höyryhiili, joka tunnetaan myös nimellä lämpöhiili, soveltuu sähköntuotantoon. Höyryhiili jauhetaan hienoksi jauheeksi, joka palaa nopeasti korkeissa lämpötiloissa ja jota käytetään voimalaitoksissa veden lämmittämiseen höyryturbiineja käyttävissä kattiloissa. Sitä voidaan käyttää myös tilan lämmitykseen koteihin ja yrityksiin.

Kaikki hiilityypit sisältävät kiinteää hiiltä, ​​joka tarjoaa varastoitunutta energiaa ja vaihtelevia määriä kosteutta, tuhkaa, haihtuvia aineita, elohopeaa ja rikkiä. Koska fysikaaliset ominaisuudet ja hiilen laatu vaihtelevat suuresti, kivihiilivoimalaitokset on suunniteltava mukautumaan niihin - käytettävissä olevan raaka - aineen erityisominaisuudet ja epäpuhtauspäästöjen, kuten rikki -, elohopea - ja dioksiineja.

Hiili vapauttaa lämpöenergiaa tai lämpöä poltettaessa yhdessä hiilen ja tuhkan kanssa. Tuhka koostuu mineraaleista, kuten raudasta, alumiini, kalkkikivi, savi ja piidioksidi, samoin kuin hivenaineet, kuten arseeni ja kromi.

Kivihiilessä varastoitunut energiapotentiaali kuvataan nimellä “lämpöarvo”, “lämpöarvo” tai “lämpöpitoisuus”. Se mitataan Ison-Britannian lämpöyksiköinä (Btu) tai millijouleina kiloa kohti (MJ / kg). Btu on lämmön määrä, joka lämmittää noin 0,12 Yhdysvaltain gallonaa - kiloa vettä - yhden asteen Fahrenheit-astetta merenpinnan tasolla. MJ / kg edustaa varastoituneen energian määrää kilogrammassa. Tämä ilmaisee polttoaineiden energiatiheyden painona mitattuna.

Kansainvälinen standardointijärjestö ASTM (ent. American Society for Testing and Materials) on julkaissut luokittelumenetelmän biologisesti hajoavien turvepohjaisten humiinisistä aineista ja orgaanisesta aineesta tai vitriniitistä muodostuvien kivihiilen luokittelua varten. Kivihiilen sijoitus perustuu geologisen metamorfoosin, kiinteän hiilen ja lämpöarvon tasoon. Se tunnetaan nimellä ASTM D388–05 Hiilen vakioluokitus luokituksen mukaan.

Yleensä, mitä kovempi kivihiili, sitä korkeampi sen energia-arvo ja arvo. Neljän erityyppisen kivihiilen vertailuarvo hiili- ja energiatiheydestä vähiten tiheään: