סוגי הפחם: הרכב, שימוש וערך אנרגיה

פחם הוא סלע משקע או חום כהה שמשתנה בהרכבו. סוגים מסוימים של פחם שורפים חם ונקי יותר, בעוד שאחרים מכילים תכולת לחות גבוהה ותרכובות התורמות לגשם חומצי וזיהום אחר בעת שרפתם.

פחם בעל הרכב שונה משמש כדלק מאובנים דליקים לייצור חשמל וייצור פלדה ברחבי העולם. זה היה מקור האנרגיה הצומח במהירות בעולם במאה ה -21, על פי סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA)

תהליכים גיאולוגיים וחומר אורגני נרקב יוצרים פחם לאורך אלפי שנים. הוא ממוקש מתצורות תת קרקעיות או "תפרים", דרך מנהרות תת-קרקעיות, או על ידי הסרת שטחים גדולים משטח כדור הארץ. יש לנקות, לשטוף ולעבד את הפחם שנחפר כדי להכין אותו לשימוש מסחרי.

סין מייצרת כיום יותר פחם מכל מדינה אחרת בעולם, אם כי עתודותיה המוכחות ממוקמות במקום הרביעי אחרי ארה"ב, רוסיה והודו. ב- IEA מעריכים כי ההיצע העולמי צריך לגדול בשיעור של כ -0.6 אחוזים עד 2020.

אוסטרליה נמצאת בראש רשימת היצואנים העולמית, לאחר ששלחה 298 מיליון טון פחם לחו"ל בשנת 2010. אינדונזיה ורוסיה דורגו במקום השני והשלישי, ויצאו 162 ו -109 מיליון טונות בהתאמה. ארה"ב הגיעה למקום הרביעי בעולם, לאחר שהעבירה 74 מיליון טון מטר מעבר לגבולותיה באותה שנה.

דרום אפריקה מסתמכת ביותר על פחם, ולוקחת 93 אחוז מהכוח החשמלי ממקור אנרגיה זה. סין והודו מסתמכות מאוד על פחם בכמויות משמעותיות מהאנרגיה שלהן, ב 79- ו 69- אחוז בהתאמה. ארה"ב מוציאה 45 אחוז מהחשמל ממקור זה, ומדורגת אותה במקום ה -11 ברשימה העולמית של המדינות המייצרות חשמל ממקור זה.

קשה לעומת רך: פחם נופל לשניים עיקריים קטגוריות: קשה ורך. פחם רך ידוע גם בשם פחם חום או ליגניט. סין מייצרת פחם קשה יותר מכל מדינה אחרת בגורם של כשלושה. סך 3,162 מיליון טונות של פחם קשה המיוצר על ידי סין מגמדים את תפוקת הייצור יצרני המדורגים השני והשלישי - ארה"ב 932 מיליון טונות והודו 538 מיליון מטרי טונות.

גרמניה ואינדונזיה כמעט קושרות את הכבוד להצטיינות בייצור פחם חום רך. מדינות אלה חפרו 169 מיליון ו -163 מיליון טונות בהתאמה.

קוקינג לעומת קיטור: פחם קוקאקי, המכונה גם פחם מתכות, בעל תכולת גופרית וזרחן נמוכה והוא יכול לעמוד בחום גבוה. פחם קוקאקי מוזן לתנורים ונתון לפירוליזה נטולת חמצן, תהליך שמחמם את הפחם אליו בערך 1,100 מעלות צלזיוס, ממיס אותה ומגרש את כל התרכובות והזיהום הנדיפים לעזוב פחמן טהור. הפחמן החם, המטוהר והמנוזל מתמצק לגושים המכונים "קולה" שניתן להזין לתנור הפיצוץ יחד עם עפרות ברזל ואבן גיר לייצור פלדה.

פחם אדים, המכונה גם פחם תרמי, מתאים לייצור חשמל. פחם קיטור נטחן לאבקה דקה שנשרפת במהירות בחימום גבוה ומשמשת בתחנות כוח לחימום מים בדודים המפעילים טורבינות קיטור. זה עשוי לשמש גם כדי לספק חימום חלל לבתים ועסקים.

כל סוגי הפחם מכילים פחמן קבוע, המספק אנרגיה מאוחסנת וכמויות משתנות של לחות, אפר, חומר נדיף, כספית וגופרית. מכיוון שהתכונות הפיזיקליות ואיכות הפחם שונות מאוד, יש לתכנן תחנות כוח פחמיות בכדי להתאים אותן המאפיינים הספציפיים של חומרי גלם זמינים וכדי להפחית פליטות של מזהמים כמו גופרית, כספית ו דיוקסינים.

פחם משחרר אנרגיה תרמית או חום כאשר היא נשרפת, יחד עם פחמן ואפר. אפר מורכב ממינרלים כמו ברזל, אלומיניוםאבן גיר, חימר וסיליקה, וכן יסודות קורט כמו ארסן וכרום.

פוטנציאל האנרגיה המאוחסן בתוך הפחם מתואר כ"ערך הקלורי "," ערך החימום "או" תכולת החום. " הוא נמדד ביחידות תרמיות בריטיות (Btu) או במיליגול לקילוגרם (MJ / kg). Btu הוא כמות החום שתתחמם בכ- 0.12 גלונים אמריקניים - קילו מים - על ידי מעלות פרנהייט בגובה פני הים. MJ / kg מייצג את כמות האנרגיה המאוחסנת בקילוגרם. זהו ביטוי של צפיפות אנרגיה לדלקים הנמדדים לפי משקל.

ארגון התקנים הבינלאומי ASTM (לשעבר האגודה האמריקאית לבדיקות וחומרים) הוציאה שיטת דירוג לסיווג דרגות פחם שנוצרו מחומרים הומיים מבוססי כבול ומחומרים אורגניים או ויטריניט. דירוג הפחם מבוסס על רמות של מטמורפוזה גיאולוגית, פחמן קבוע וערך קלורי. זה ידוע כ ASTM D388–05 סיווג רגיל של גחלים לפי דרגה.

ככלל, ככל שהפחם קשה יותר, כך ערך אנרגייתו ודרגתו גבוהים יותר. הדירוג ההשוואתי של ארבעה סוגים שונים של פחם מהצפיפות ביותר בפחמן ובאנרגיה לצפופים ביותר הוא כדלקמן: