Kolen verschilt in samenstelling, wereldwijd gebruik en energiewaarde
Kolen met verschillende samenstelling worden gebruikt als een brandbare fossiele brandstof voor het opwekken van elektriciteit en het produceren van staal over de hele wereld. Het is de snelstgroeiende energiebron wereldwijd in de 21e eeuw, volgens het International Energy Agency.
Over kolenproductie
Mensen "produceren" geen steenkool. Geologische processen en rottend organisch materiaal creëren het over duizenden jaren. Het wordt gewonnen uit ondergrondse formaties of "naden", door ondergrondse tunnels, of door grote delen van het aardoppervlak te verwijderen. De opgegraven kolen moeten worden gereinigd, gewassen en verwerkt om ze voor commercieel gebruik te bereiden.
China produceert momenteel meer kolen dan enig ander land ter wereld, hoewel de bewezen reserves op de vierde plaats achter de VS, Rusland en India staan. Het IEA schat dat het wereldwijde aanbod tegen 2020 met ongeveer 0,6 procent zou moeten toenemen.
Kolenexporteurs en importeurs
Australië staat bovenaan de wereldwijde lijst van exporteurs, die in 2010 298 miljoen metrische ton steenkool naar het buitenland hebben gestuurd. Indonesië en Rusland zijn tweede en derde geworden, met respectievelijk 162 en 109 miljoen metrische ton. De VS zijn wereldwijd de vierde geworden en hebben datzelfde jaar 74 miljoen ton over de grenzen heen verscheept.
Vertrouwen op steenkool
Zuid-Afrika vertrouwt het meest op kolen en neemt 93 procent van zijn elektriciteit uit deze energiebron. China en India vertrouwen ook zwaar op steenkool voor aanzienlijke hoeveelheden van hun energie op respectievelijk 79 en 69 procent. De VS halen 45 procent van hun elektriciteit uit deze bron en rangschikken het op de elfde plaats op de wereldwijde lijst van landen die stroom opwekken uit deze bron.
Harde en zachte soorten kolen
Steenkool valt in twee hoofdcategorieën: hard en zacht. Zachte steenkool is ook bekend als bruinkool of bruinkool. China produceert meer steenkool dan enig ander land met een factor drie. De maar liefst 3,162 miljoen metrische ton steenkool geproduceerd door China dwergen de productie van de tweede en derde gerangschikte producenten - de VS op 932 miljoen ton en India op 538 miljoen ton.
Duitsland en Indonesië sluiten bijna aan voor de eer van de hoogste eer in de productie van zachte bruinkool. Deze landen hebben respectievelijk 169 miljoen en 163 miljoen ton opgegraven.
Cokeskolen versus stoomkolen
Cokeskool, ook bekend als metallurgische kolen, heeft een laag zwavel- en fosforgehalte en is bestand tegen hoge temperaturen. Cokeskool wordt in ovens gevoerd en onderworpen aan zuurstofvrije pyrolyse, een proces dat de steenkool verhit tot ongeveer 1100 graden Celsius. Het smelt en verdrijft alle vluchtige verbindingen en onzuiverheden om pure koolstof achter te laten. De hete, gezuiverde, vloeibaar gemaakte koolstof stolt in brokken die "cokes" worden genoemd en die samen met ijzererts en kalksteen in een hoogoven kunnen worden gevoerd om staal te produceren.
Stoomkool, ook bekend als thermische steenkool, is geschikt voor productie van elektrische energie.
Stoomkool wordt vermalen tot een fijn poeder dat snel verbrandt bij hoge temperaturen en wordt gebruikt in elektriciteitscentrales om water te verwarmen in ketels die stoomturbines laten draaien. Het kan ook worden gebruikt voor verwarming van woningen en bedrijven.
Energie in kolen
Alle soorten kolen bevatten vaste koolstof, die opgeslagen energie en verschillende hoeveelheden vocht, as, vluchtige bestanddelen, kwik en zwavel levert. Omdat de fysische eigenschappen en steenkoolkwaliteit sterk variëren, moeten kolengestookte elektriciteitscentrales worden ontworpen om rekening te houden met de specifieke eigenschappen van de beschikbare grondstof en om de uitstoot van verontreinigende stoffen zoals zwavel, kwik en dioxinen te verminderen.
Het opgeslagen energiepotentieel binnen steenkool wordt beschreven als de "calorische waarde", "verwarmingswaarde" of "warmte-inhoud." Het wordt gemeten in Btu of MJ / kg. Btu staat voor de Britse thermische eenheid, de hoeveelheid warmte die ongeveer 0,12 US gallons - een pond water - met één graad Fahrenheit op zeeniveau zal verwarmen.
Btu wordt soms geschreven als BTU.
MJ / kg staat voor millijoule per kilogram en is de hoeveelheid energie opgeslagen in een kilogram. Dit is een uitdrukking van energiedichtheid voor brandstoffen op gewichtsbasis.
Kolen laat thermische energie of warmte vrij wanneer het wordt verbrand, samen met koolstof en as. Ash bestaat uit mineralen zoals ijzer, aluminium , kalksteen, klei en silica, evenals sporenelementen zoals arseen en chroom.
Typen kolen vergeleken en gerangschikt
De internationale normalisatie-organisatie ASTM heeft een classificatiemethode voor het classificeren van klassen van steenkool gevormd uit biologisch afgebroken op turf gebaseerde humusstoffen en organisch materiaal of vitriniet. De kolenrangschikking is gebaseerd op niveaus van geologische metamorfose, vaste koolstof en calorische waarde. Het staat bekend als ASTM D388 - 05 Standaard classificatie van kolen door Rank.
Hoe vergelijken de vier soorten? Als algemene regel geldt: hoe harder de steenkool, des te hoger zijn energiewaarde en rang. Het volgende is een vergelijkende classificatie van vier verschillende soorten steenkool uit de dichtste koolstof en energie tot de minst dichte:
| Rang | Type kolen | Calorische waarde (MJ / kg) |
|---|---|---|
| # 1 | Anthracite | 30 milli-joule per kilogram |
| # 2 | bitumineuze | 18,8-29,3 millijoule per kilogram |
| # 3 | Sub-bitumineuze | 8,3-25 millijoule per kilogram |
| # 4 | Bruinkool (bruinkool) | 5,5-14,3 millijoule per kilogram |