Les types de charbon: composition, utilisation et valeur énergétique

Le charbon est une roche sédimentaire noire ou brun foncé dont la composition varie. Certains types de charbon brûlent plus chaud et plus propre, tandis que d'autres contiennent une teneur élevée en humidité et des composés qui contribuent aux pluies acides et à d'autres pollutions lorsqu'ils sont brûlés.

Des charbons de composition variable sont utilisés comme combustible fossile combustible pour produire de l'électricité et produire de l'acier dans le monde entier. Il s'agit de la source d'énergie qui connaît la croissance la plus rapide au monde au 21e siècle, selon Agence internationale de l'énergie (AIE)

Les processus géologiques et la matière organique en décomposition créent du charbon sur des milliers d'années. Il est extrait de formations souterraines ou de «filons», à travers des tunnels souterrains, ou en enlevant de grandes zones de la surface de la Terre. Le charbon excavé doit être nettoyé, lavé et traité pour le préparer à un usage commercial.

La Chine produit actuellement plus de charbon que tout autre pays au monde, bien que ses réserves prouvées se classent quatrième derrière les États-Unis, la Russie et l'Inde. L'AIE estime que l'offre mondiale devrait augmenter à un rythme d'environ 0,6% jusqu'en 2020.

L'Australie arrive en tête de liste des exportateurs mondiaux, ayant envoyé 298 millions de tonnes de charbon à l'étranger en 2010. L'Indonésie et la Russie se sont classées deuxième et troisième, exportant respectivement 162 et 109 millions de tonnes métriques. Les États-Unis sont arrivés au quatrième rang mondial, ayant expédié 74 millions de tonnes métriques au-delà de leurs frontières la même année.

L'Afrique du Sud dépend le plus du charbon, tirant 93% de sa puissance électrique de cette source d'énergie. La Chine et l'Inde dépendent également fortement du charbon pour des quantités substantielles de leur énergie, à 79 pour cent et 69 pour cent, respectivement. Les États-Unis tirent 45% de leur électricité de cette source, ce qui le classe au 11e rang sur la liste mondiale des pays qui produisent de l'électricité à partir de cette source.

Difficile vs Doux: Le charbon se divise en deux principaux catégories: dur et doux. Le charbon mou est également connu sous le nom de charbon brun ou lignite. La Chine produit plus de houille que tout autre pays par un facteur d'environ trois. Les 3 162 millions de tonnes métriques de houille produites par la Chine éclipsent la production du producteurs aux deuxième et troisième rangs - les États-Unis avec 932 millions de tonnes métriques et l'Inde avec 538 millions de tonnes métriques tonnes.

L'Allemagne et l'Indonésie se rapprochent presque pour l'honneur des grands honneurs dans la production de charbon brun tendre. Ces pays ont déterré respectivement 169 millions et 163 millions de tonnes.

Coke vs Vapeur: Le charbon à coke, également appelé charbon métallurgique, a une faible teneur en soufre et en phosphore et peut résister à une chaleur élevée. Le charbon à coke est introduit dans les fours et soumis à une pyrolyse sans oxygène, un processus qui chauffe le charbon à environ 1100 degrés Celsius, en le faisant fondre et en chassant tous les composés volatils et les impuretés carbone pur. Le carbone liquéfié chaud, purifié se solidifie en morceaux appelés «coke» qui peuvent être introduits dans un haut fourneau avec du minerai de fer et du calcaire pour produire de l'acier.

Le charbon vapeur, également connu sous le nom de charbon thermique, convient à la production d'énergie électrique. Le charbon vapeur est broyé en une fine poudre qui brûle rapidement à des températures élevées et est utilisé dans les centrales électriques pour chauffer l'eau des chaudières qui font fonctionner des turbines à vapeur. Il peut également être utilisé pour fournir du chauffage aux habitations et aux entreprises.

Tous les types de charbon contiennent du carbone fixe, qui fournit de l'énergie stockée et des quantités variables d'humidité, de cendres, de matières volatiles, de mercure et de soufre. Étant donné que les propriétés physiques et la qualité du charbon varient considérablement, les centrales électriques au charbon doivent être conçues pour s'adapter les propriétés spécifiques des matières premières disponibles et de réduire les émissions de polluants tels que le soufre, le mercure et les dioxines.

Le charbon libère de l'énergie thermique ou de la chaleur lorsqu'il est brûlé, ainsi que du carbone et des cendres. La cendre est composée de minéraux tels que le fer, aluminium, calcaire, argile et silice, ainsi que des oligo-éléments tels que l'arsenic et le chrome.

Le potentiel énergétique stocké dans le charbon est décrit comme la «valeur calorifique», la «valeur calorifique» ou la «teneur en chaleur». Il est mesuré en unités thermiques britanniques (Btu) ou en millijoules par kilogramme (MJ / kg). Un Btu est la quantité de chaleur qui réchauffera environ 0,12 gallons américains - une livre d'eau - de 1 degré Fahrenheit au niveau de la mer. MJ / kg représente la quantité d'énergie stockée dans un kilogramme. Il s'agit d'une expression de la densité d'énergie pour les carburants mesurée en poids.

L'organisation internationale de normalisation ASTM (anciennement American Society for Testing and Materials) a publié une méthode de classement pour classer les catégories de charbon formé à partir de substances humiques à base de tourbe biodégradées et de matières organiques ou de vitrinite. Le classement du charbon est basé sur les niveaux de métamorphose géologique, de carbone fixe et de pouvoir calorifique. Il est connu comme ASTM D388–05 Classification standard des charbons par rang.

En règle générale, plus le charbon est dur, plus sa valeur énergétique et son rang sont élevés. Le classement comparatif de quatre types différents de charbon, du plus dense en carbone et en énergie au moins dense, est le suivant: