Ugljen varira u svom sastavu, globalnoj upotrebi i energetskoj vrijednosti
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
Ljudi ne proizvode "ugljen". Geološki procesi i propadajuća organska tvar stvaraju ga 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 otpremile 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 i 69 posto respektivno. SAD uzimaju 45 posto električne energije iz ovog 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 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. To ga topi i osuši nestabilne 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. Može se koristiti i za grijanje prostora za domove i tvrtke.
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.
Pohranjeni energetski potencijal unutar ugljena opisan je kao "kalorična vrijednost", "vrijednost grijanja" ili "sadržaj topline". To se mjeri u Btu ili MJ / kg. BTU označava britansku termičku jedinicu, količinu topline koja će zagrijati otprilike 0,12 američkih galona - funta vode - za jedan stupanj Fahrenheit na razini mora.
BTU se ponekad napiše kao BTU.
MJ / kg označava milijoule po kilogramu i količina energije pohranjena u kilogramu. Ovo je izraz gustoće energije za goriva izmjerena težinom.
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.
Vrste ugljena u usporedbi i rangirani
Međunarodna organizacija za standardizaciju ASTM objavila je rangiranje metode za razvrstavanje razina ugljena koji nastaju od biorazgradenih humusnih supstanci na bazi treseta i organskog materijala ili vitrinita. Rangiranje ugljena temelji se na razinama geološke metamorfoze, fiksnog ugljika i kalorične vrijednosti. Poznato je kao ASTM D388 - 05 Standardna klasifikacija ugljena prema poretku.
Kako se uspoređuju četiri vrste? Kao opće pravilo, što je ugljen teži, to je veća energetska vrijednost i rang. Sljedeći je usporedni rang od četiri različite vrste ugljena od najgušćih u ugljiku i energiji do najmanje guste:
| 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 |