Co to jest spalanie węgla?
Spalanie węgla to proces polegający na spalaniu niektórych rodzajów skał osadowych lub metamorficznych w celu wytworzenia energii cieplnej. Podstawowym zastosowaniem do spalania węgla jest palenie kotłów w elektrowniach, chociaż zostało ono również spalone do innych celów, takich jak ogrzewanie i źródło energii lokomotywy. W krajach takich jak Stany Zjednoczone tylko około 10% całkowitego węgla zużywanego każdego roku jest wykorzystywane do celów innych niż wytwarzanie energii. Każdego roku spalane są miliardy ton węgla, co stanowi około połowy całej energii elektrycznej wytwarzanej na całym świecie.
Istnieje kilka różnych rodzajów węgla i prekursorów węgla, z których wszystkie powstają, gdy pewne materiały biologiczne są poddawane bardzo wysokim ciśnieniom przez długi czas. Większość tych materiałów wykorzystywano do produkcji paliwa, od torfu po węgiel antracytowy. Wysokie stężenia węgla sprawiają, że węgiel jest wysoce palny i pozwala mu spalać się dłużej niż materiały takie jak drewno. Węgle podbitumiczne i bitumiczne klasyfikowane są jako skały osadowe i zawierają więcej zanieczyszczeń niż twardszy metamorficzny antracyt. Wszystkie trzy są powszechnie stosowane do napędzania węglowych generatorów energii.
Kiedy węgiel jest spalany jako część procesu wytwarzania energii, zwykle jest najpierw sproszkowany w drobny pył. Pył węglowy jest następnie zapalany w piecu przymocowanym do kotła. Spalanie węgla może skutkować dużą ilością ciepła, co powoduje, że woda w kotle zamienia się w parę. Para może być następnie wykorzystana do uruchomienia turbin, które są zdolne do wytwarzania energii elektrycznej.
Jednym z głównych produktów ubocznych spalania węgla jest popiół, który może przybrać formę popiołu dennego lub lotnego. Wiele zanieczyszczeń obecnych w węglu może wydostać się z elektrowni w postaci popiołu lotnego, jeśli nie zostaną podjęte odpowiednie środki, podczas gdy inne zostaną uwięzione w popiele dennym. Obie odmiany popiołu można odzyskać do użycia w cemencie lub rozdzielić na podstawowe zanieczyszczenia, takie jak aluminium i żelazo, chociaż czasami można również znaleźć uran i inne materiały rozszczepialne. Jednym ze sposobów zmniejszenia ilości generowanego popiołu jest spalanie zawiesiny wody i węgla zamiast pyłu zawieszonego w powietrzu.
Oprócz wytwarzania energii, spalanie węgla jest również wykorzystywane do różnych innych zastosowań przemysłowych. Jednym z powszechnych zastosowań węgla jest zamiana go w koks, który jest substancją bardzo bogatą w węgiel. Proces koksowania polega na poddaniu niektórych rodzajów węgla bardzo wysokiej temperaturze bez zapewnienia wystarczającej ilości tlenu do pełnego spalania. Koks ma kilka zastosowań, choć ma zasadnicze znaczenie dla funkcjonowania wielkich pieców w produkcji stali.