همه انواع زغال سنگ

زغال سنگ با ترکیبات مختلف به عنوان سوخت فسیلی قابل احتراق برای تولید برق و تولید فولاد در سراسر جهان استفاده می شود. طبق گزارش آژانس بین‌المللی انرژی  (IEA) و بررسی آماری انرژی جهانی ۲۰۲۱ بریتیش پترولیوم، زغال‌سنگ در کنار گاز طبیعی و انرژی‌های تجدیدپذیر یکی از سریع‌ترین منابع انرژی در قرن بیست و یکم است . 1

درباره تولید زغال سنگ

فرآیندهای زمین شناسی و مواد آلی در حال پوسیدگی در طی هزاران سال زغال سنگ ایجاد می کنند. از سازندهای زیرزمینی یا "درزها"، از طریق تونل های زیرزمینی، یا با حذف مناطق وسیعی از سطح زمین استخراج می شود. زغال سنگ حفاری شده باید تمیز، شسته و پردازش شود تا برای استفاده تجاری آماده شود.

انواع زغال سنگ

سخت در مقابل نرم: زغال سنگ به دو دسته اصلی تقسیم می شود: سخت و نرم. زغال سنگ نرم به نام زغال سنگ قهوه ای یا زغال سنگ نیز شناخته می شود . چین بیش از هر کشور دیگری زغال سنگ سخت تولید می کند که حدود سه برابر است. 3162 میلیون تن زغال سنگ سخت که توسط چین تولید می‌شود، تولیدکننده‌های رتبه‌بندی دوم و سوم - ایالات متحده با 932 میلیون تن متریک و هند با 538 میلیون تن را کاهش می‌دهد. 

آلمان و اندونزی تقریباً برای افتخارات برتر در تولید زغال‌سنگ قهوه‌ای نرم با هم برابری می‌کنند. این کشورها به ترتیب 169 میلیون و 163 میلیون تن متریک استخراج کردند.

کک سازی در مقابل بخار: زغال کک که به عنوان زغال سنگ متالورژیک نیز شناخته می شود، دارای گوگرد و فسفر کم است و می تواند حرارت بالا را تحمل کند. زغال سنگ کک به کوره ها وارد می شود و در معرض پیرولیز بدون اکسیژن قرار می گیرد، فرآیندی که زغال سنگ را تا حدود 1100 درجه سانتیگراد گرم می کند، آن را ذوب می کند و هر گونه ترکیبات فرار و ناخالصی را برای خروج کربن خالص از بین می برد. کربن داغ، خالص شده و مایع شده به صورت توده هایی به نام "کک" جامد می شود که می تواند همراه با سنگ آهن و سنگ آهک برای تولید فولاد به کوره بلند وارد شود.

زغال سنگ بخار که به عنوان زغال سنگ حرارتی نیز شناخته می شود، برای تولید برق مناسب است. زغال سنگ بخار به پودر ریز تبدیل می شود که در حرارت زیاد به سرعت می سوزد و در نیروگاه ها برای گرم کردن آب در بویلرهایی که توربین های بخار را راه اندازی می کنند استفاده می شود. همچنین ممکن است برای تامین گرمایش فضا برای خانه ها و مشاغل استفاده شود.

انرژی در زغال سنگ

همه انواع زغال سنگ حاوی کربن ثابت هستند که انرژی ذخیره شده و مقادیر متفاوتی از رطوبت، خاکستر، مواد فرار، جیوه و گوگرد را فراهم می کند. از آنجایی که خواص فیزیکی و کیفیت زغال سنگ بسیار متفاوت است، نیروگاه‌های زغال‌سنگ باید به گونه‌ای مهندسی شوند که ویژگی‌های خاص مواد اولیه موجود را داشته باشند و انتشار آلاینده‌هایی مانند گوگرد، جیوه و دیوکسین‌ها را کاهش دهند.

زغال سنگ هنگام سوزاندن انرژی حرارتی یا گرما را همراه با کربن و خاکستر آزاد می کند. خاکستر از مواد معدنی مانند آهن،  آلومینیوم ، سنگ آهک، خاک رس و سیلیس و همچنین عناصر کمیاب مانند آرسنیک و کروم تشکیل شده است.

پتانسیل انرژی ذخیره شده در زغال سنگ به عنوان "ارزش حرارتی"، "ارزش گرمایی" یا "محتوای گرمایی" توصیف می شود. این واحد حرارتی بریتانیا (Btu) یا مگاژول در هر کیلوگرم (MJ/kg) اندازه گیری می شود. Btu مقدار گرمایی است که تقریباً 0.12 گالن آمریکا (یک پوند آب) را در سطح دریا 1 درجه فارنهایت گرم می کند. MJ/kg نشان دهنده مقدار انرژی ذخیره شده در کیلوگرم است. این بیانی از چگالی انرژی برای سوخت است که با وزن اندازه گیری می شود.

مقایسه و رتبه بندی

سازمان استاندارد بین‌المللی ASTM  (انجمن آزمایشی و مواد آمریکا سابق) روشی برای طبقه‌بندی درجه‌های زغال سنگ که از مواد هیومیک مبتنی بر ذغال سنگ نارس زیست تخریب‌شده و مواد آلی یا ویترینیت تشکیل شده است، صادر کرده است. رتبه بندی زغال سنگ بر اساس سطوح دگردیسی زمین شناسی، کربن ثابت و ارزش حرارتی است. به عنوان طبقه بندی استاندارد زغال سنگ ASTM D388-05 بر اساس رتبه شناخته می شود.

به عنوان یک قاعده کلی، هرچه زغال سنگ سخت تر باشد، ارزش انرژی و رتبه آن بالاتر است. رتبه‌بندی مقایسه‌ای چهار نوع مختلف زغال‌سنگ از چگال‌ترین در کربن و انرژی تا کم‌چگال‌ترین به شرح زیر است:

رتبه نوع زغال سنگ مقدار کالری (MJ/kg)