Vrste ugljena: sastav, upotreba i energetska vrijednost

Ugljen je sedimentna crna ili tamno smeđa stijena koja varira u sastavu. Neke vrste ugljena sagorijevaju toplije i čistije, dok druge sadrže visok udio vlage i spojeve koji doprinose kiseloj kiši i drugim zagađenjima kada se spaljuju.

Ugljeni različitog sastava koriste se kao zapaljivo fosilno gorivo za proizvodnju električne energije i proizvodnju čelika širom svijeta. To je bio najbrže rastući izvor energije u svijetu u 21 stoljeću, objavili su Međunarodna agencija za energetiku (IEA)

Geološki procesi i raspadajuće organske tvari stvaraju ugljen tisućama godina. Iskopava se iz podzemnih formacija ili "šavova", kroz podzemne tunele, ili uklanjanjem velikih površina Zemljine površine. Iskopani ugljen mora se očistiti, oprati i preraditi da bi se pripremio za komercijalnu upotrebu.

Kina trenutno proizvodi više ugljena od bilo koje druge zemlje na svijetu, iako su njegove dokazane rezerve na četvrtom mjestu iza Sjedinjenih Država, Rusije i Indije. IEA procjenjuje da bi se globalna ponuda trebala povećati brzinom od oko 0,6 posto do 2020. godine.

Australija je na vrhu svjetske liste izvoznika, poslavši 298 milijuna metričkih tona ugljena u inozemstvo u 2010. godini. Indonezija i Rusija zauzele su drugo i treće mjesto, izvezene 162 odnosno 109 milijuna tona. SAD je bio četvrti na globalnoj razini, te je iste godine isporučio 74 milijuna metričkih tona izvan svojih granica.

Južna Afrika se najviše oslanja na ugljen, uzimajući 93 posto svoje električne energije iz ovog izvora energije. Kina i Indija također se u velikoj mjeri oslanjaju na ugljen u znatnoj količini svoje energije, pri 79 posto, odnosno 69 posto. SAD uzima 45 posto svoje električne energije iz ovog izvora, što ga svrstava na 11. mjesto na globalnom popisu zemalja koje generiraju energiju iz ovog izvora.

Tvrdo vs. meka: Ugljen spada u dvije glavne kategorije: tvrda i meka. Meki ugljen je također poznat kao smeđi ugljen ili lignit. Kina proizvodi više tvrdog ugljena od bilo koje druge zemlje s faktorom oko tri. Ogromnih 3.162 milijuna tona tvrdog ugljena proizvedenog u Kini, uništi proizvodnju proizvodnje drugi i trećeplasirani proizvođači - SAD na 932 milijuna tona i Indija na 538 milijuna metričkih tona tona.

Njemačka i Indonezija gotovo su vezane za čast koji je zaslužan za proizvodnju mekog smeđeg ugljena. Te su zemlje iskopale 169 milijuna, odnosno 163 milijuna tona.

Coking vs. Steam: Ugljeni koks, također poznat kao metalurški ugljen, ima nizak sadržaj sumpora i fosfora i može podnijeti veliku toplinu. Ugljeni koks unosi se u pećnice i podvrgava se pirolizi bez kisika, procesu koji ugljen zagrijava na otprilike 1.100 Celzijevih stupnjeva, rastopivši ga i otjeravši sve hlapljive spojeve i nečistoće da odu čisti ugljik. Vrući, pročišćeni, ukapljeni ugljik skrućuje se u komadiće zvane "koks" koji se mogu dovoditi u visoke peći zajedno sa željeznom rudom i krečnjakom kako bi se dobio čelik.

Parni ugljen, poznat i kao termalni ugljen, pogodan je za proizvodnju električne energije. Parni ugljen je mljeven u fini prah koji se brzo sagorijeva pri velikim zagrijavanjima, a koristi se u elektranama za zagrijavanje vode u bojlerima koji rade parne turbine. Također se može koristiti za grijanje prostora za kuće i tvrtke.

Sve vrste ugljena sadrže čvrsti ugljik koji osigurava pohranjenu energiju i različite količine vlage, pepela, isparljivih tvari, žive i sumpora. Budući da se fizička svojstva i kvaliteta ugljena uvelike razlikuju, elektrane na ugalj moraju biti izrađene za smještaj specifična svojstva dostupnih sirovina i smanjenje emisije onečišćujućih tvari kao što su sumpor, živa i dioksini.

Ugljen oslobađa toplinsku energiju ili toplinu kada se izgara, zajedno s ugljikom i pepelom. Pepeo čine minerali poput željeza, aluminijumvapnenac, glina i silicijev dioksid, kao i elementi u tragovima poput arsena i kroma.

Pohranjeni energetski potencijal unutar ugljena opisuje se kao "kalorijska vrijednost", "vrijednost grijanja" ili "sadržaj topline". Mjeri se u britanskim termalnim jedinicama (Btu) ili u milijulama po kilogramu (MJ / kg). Btu je količina topline koja će zagrijati otprilike 0,12 američkih galona - kilogram vode - za 1 stupanj Fahrenheita na razini mora. MJ / kg predstavlja količinu energije pohranjene u kilogramu. Ovo je izraz gustoće energije za goriva mjerena težinom.

Međunarodna organizacija za standarde ASTM (ranije Američko udruženje za ispitivanje i materijale) objavilo je metodu za razvrstavanje vrsta ugljena stvorenih iz biološki razgrađenih humanih tvari na bazi treseta i organskih materijala ili vitrinita. Poredak ugljena temelji se na razinama geološke metamorfoze, fiksnog ugljika i kalorijske vrijednosti. Poznato je kao ASTM D388–05 Standardna klasifikacija ugljena prema rangu.

U pravilu, što je ugljen tvrđi, to je njegova energetska vrijednost i viši. Uporedna rangiranje četiri različite vrste ugljena od najgušćeg ugljika i energije do najmanje guste je kako slijedi: