Koltyperna: sammansättning, användning och energivärde

Kol är en sedimentär svart eller mörkbrun sten som varierar i sammansättning. Vissa typer av kol brinner varmare och renare, medan andra innehåller högt fuktinnehåll och föreningar som bidrar till surt regn och annan förorening när de bränns.

Kol med varierande sammansättning används som ett brännbart fossilt bränsle för att producera el och producera stål runt om i världen. Det har varit den snabbast växande energikällan världen över under 2000-talet, enligt International Energy Agency (IEA)

Geologiska processer och förfallande organiskt material skapar kol under tusentals år. Det bryts från underjordiska formationer eller "sömmar", genom underjordiska tunnlar, eller genom att ta bort stora områden av jordens yta. Det utgrävda kolet måste rengöras, tvättas och bearbetas för att förbereda det för kommersiellt bruk.

Kina producerar för närvarande mer kol än något annat land i världen, även om dess beprövade reserver ligger fjärde efter USA, Ryssland och Indien. IEA uppskattar att det globala utbudet bör öka med cirka 0,6 procent fram till 2020.

Australien toppar den globala listan över exportörer, efter att ha skickat 298 miljoner ton kol utomlands under 2010. Indonesien och Ryssland rankade som andra och tredje och exporterade 162 respektive 109 miljoner ton. USA kom på fjärde plats globalt efter att ha skickat 74 miljoner ton bortom sina gränser samma år.

Sydafrika förlitar sig mest på kol och tar 93 procent av sin elektriska kraft från denna energikälla. Kina och Indien förlitar sig också starkt på kol för betydande mängder av sin energi, 79 respektive 69 procent. USA tar 45 procent av sin elektricitet från denna källa och rankar den 11: e på den globala listan över länder som producerar kraft från denna källa.

Hårt vs. Mjuk: Kol faller i två huvudsakliga kategorier: hårt och mjukt. Mjuk kol kallas också brunt kol eller brunkol. Kina producerar mer hårt kol än något annat land med en faktor på cirka tre. De enorma 3 162 miljoner ton hårt kol som produceras av Kina dvärgar produktionen från andra och tredje rankade producenter - USA på 932 miljoner ton och Indien på 538 miljoner ton ton.

Tyskland och Indonesien binder nästan för att hedra högsta utmärkelser i produktionen av mjukt brunt kol. Dessa länder grävde upp 169 miljoner respektive 163 miljoner ton.

Koks vs. Ånga: Koks kol, även känt som metallurgiskt kol, har lågt svavel- och fosforinnehåll och tål hög värme. Koks kol matas in i ugnar och utsätts för syrefri pyrolys, en process som värmer kolet till cirka 1100 grader Celsius, smälter den och kör bort alla flyktiga föreningar och föroreningar att lämna rent kol. Det varma, renade, flytande kolet stelnar till klumpar som kallas "koks" som kan matas in i en masugn tillsammans med järnmalm och kalksten för att producera stål.

Ångkol, även känd som termisk kol, är lämplig för elproduktion. Ångkol males till ett fint pulver som brinner snabbt vid höga värmer och används i kraftverk för att värma vatten i pannor som driver ångturbiner. Det kan också användas för att tillhandahålla rumsuppvärmning för hem och företag.

Alla typer av kol innehåller fast kol som ger lagrad energi och varierande mängder fukt, ask, flyktigt material, kvicksilver och svavel. Eftersom de fysiska egenskaperna och kolkvaliteten varierar mycket måste koleldade kraftverk konstrueras för att rymma de specifika egenskaperna för tillgängligt råmaterial och för att minska utsläppen av föroreningar som svavel, kvicksilver och dioxiner.

Kol frigör termisk energi eller värme när det bränns, tillsammans med kol och aska. Ask består av mineraler som järn, aluminium, kalksten, lera och kiseldioxid, liksom spårelement som arsenik och krom.

Den lagrade energipotentialen i kol beskrivs som "kalorivärde", "värmevärde" eller "värmeinnehåll." Det mäts i brittiska termiska enheter (Btu) eller millijoules per kilogram (MJ / kg). En Btu är den mängd värme som värmer ungefär 0,12 amerikanska gallon - ett kilo vatten - med 1 grad Fahrenheit vid havsnivån. MJ / kg representerar mängden energi lagrad i ett kilogram. Detta är ett uttryck för energitäthet för bränslen mätt i vikt.

Den internationella standardiseringsorganisationen ASTM (tidigare American Society for Testing and Materials) har utfärdat en rankingmetod för klassificering av kvaliteter av kol som bildas av biologiskt nedbrutna torvbaserade humiska ämnen och organiskt material eller vitrinit. Kolrankningen är baserad på nivåer av geologisk metamorfos, fast kol och kalorivärde. Det är känt som ASTM D388–05 Standardklassificering av kol efter rang.

Som en allmän regel, desto hårdare kol, desto högre är dess energivärde och rang. Den jämförande rangordningen för fyra olika typer av kol från den tätaste kol och energi till minst tät är följande: