Kulltyper: Sammensetning, bruk og energiverdi

Kull er en sedimentær svart eller mørk brun bergart som varierer i sammensetning. Noen kulltyper brenner varmere og renere, mens andre inneholder høyt fuktighetsinnhold og forbindelser som bidrar til sur nedbør og annen forurensning når de brennes.

Kull med ulik sammensetning brukes som brennbart fossilt brensel for å produsere strøm og produsere stål rundt om i verden. Det har vært den raskest voksende energikilden i hele verden i det 21. århundre, ifølge International Energy Agency (IEA)

Geologiske prosesser og forfallende organisk materiale skaper kull gjennom tusenvis av år. Den er utvunnet fra underjordiske formasjoner eller "sømmer", gjennom underjordiske tunneler, eller ved å fjerne store områder av jordoverflaten. Det gravde kullet må rengjøres, vaskes og behandles for å forberede det til kommersiell bruk.

Kina produserer for tiden mer kull enn noe annet land i verden, selv om de påviste reservene er fjerde bak USA, Russland og India. IEA anslår at den globale tilførselen bør øke med omtrent 0,6 prosent gjennom 2020.

Australia topper den verdensomspennende listen over eksportører, etter å ha sendt 298 millioner tonn kull utenlands i 2010. Indonesia og Russland rangerte andre og tredje, og eksporterte henholdsvis 162 og 109 millioner tonn. USA kom på fjerde verdensplan etter å ha sendt 74 millioner tonn utenfor landets grenser samme år.

Sør-Afrika er mest avhengig av kull, og tar 93 prosent av sin elektriske kraft fra denne energikilden. Kina og India stoler også sterkt på kull for betydelige mengder energi, henholdsvis 79 prosent og 69 prosent. USA tar 45 prosent av strømmen fra denne kilden, og rangerer den 11. på den globale listen over land som produserer strøm fra denne kilden.

Hardt vs. Myk: Kull faller i to hoved kategorier: hardt og mykt. Myk kull er også kjent som brunkull eller lignitt. Kina produserer mer hardt kull enn noe annet land med en faktor på omtrent tre. De enorme 3,162 millioner tonn hardt kull produsert av Kina dverger produksjonen av andre og tredjeplassede produsenter - USA på 932 millioner tonn og India på 538 millioner tonn tonn.

Tyskland og Indonesia slutter nesten for æren av topp utmerkelser i produksjonen av mykt brunt kull. Disse landene gravde henholdsvis 169 millioner og 163 millioner tonn.

Koks vs. Damp: Kokskull, også kjent som metallurgisk kull, har lavt svovel- og fosforinnhold og tåler høy varme. Kokskull føres inn i ovner og blir utsatt for oksygenfri pyrolyse, en prosess som varmer kullet til 1100 grader Celsius, smelter den og driver bort flyktige forbindelser og urenheter rent karbon. Det varme, rensede, flytende karbonet størkner til klumper kalt "koks" som kan føres inn i en masovn sammen med jernmalm og kalkstein for å produsere stål.

Dampkull, også kjent som termisk kull, er egnet for elektrisk kraftproduksjon. Dampkull males til et fint pulver som brenner raskt ved høy varme og brukes i kraftverk for å varme opp vann i kjeler som kjører dampturbiner. Det kan også brukes til å gi romoppvarming for hjem og bedrifter.

Alle typer kull inneholder fast karbon, som gir lagret energi og varierende mengder fuktighet, aske, flyktig materiale, kvikksølv og svovel. Fordi de fysiske egenskapene og kullkvaliteten varierer mye, må kullkraftverk være konstruert for å imøtekomme de spesifikke egenskapene til tilgjengelig råstoff og for å redusere utslipp av miljøgifter som svovel, kvikksølv og dioksiner.

Kull frigjør termisk energi eller varme når det brennes, sammen med karbon og aske. Ask består av mineraler som jern, aluminium, kalkstein, leire og silika, samt sporstoffer som arsen og krom.

Det lagrede energipotensialet i kull er beskrevet som "brennverdien," "varmeverdien" eller "varmeinnholdet." Det måles i britiske termiske enheter (Btu) eller millijoules per kilogram (MJ / kg). En Btu er den mengden varme som vil varme opp omtrent 0,12 amerikanske liter - et halvt kilo vann - med 1 grad Fahrenheit ved havnivået. MJ / kg representerer mengden energi som er lagret i et kilogram. Dette er et uttrykk for energitetthet for drivstoff målt etter vekt.

Den internasjonale standardorganisasjonen ASTM (tidligere American Society for Testing and Materials) har utstedt en rangeringsmetode for å klassifisere kvaliteter av kull dannet fra biologisk nedbrutt torvbaserte humiske stoffer og organisk materiale eller vitrinitt. Kullrangeringen er basert på nivåer av geologisk metamorfose, fast karbon og brennverdi. Det er kjent som ASTM D388–05 Standard klassifisering av kull etter rang.

Som en generell regel, jo hardere kull, jo høyere er dens energiverdi og rangering. Den sammenlignende rangeringen av fire forskjellige kulltyper fra den tetteste karbon og energi til minst tett er som følger: