Capitolul 10 - Utilizarea eficientă a cărbunelui
Cărbunele va merge mai departe dacă este utilizat în mod eficient și dacă calitatea sa este optimă pentru utilizarea finală specială. Calitatea cărbunelui poate fi specificată și măsurată în diferite moduri, care sunt de obicei derivate din diferitele cerințe de utilizare finală. Eficiența utilizării înseamnă, în mod normal, transferul cantității maxime de conținut de căldură al cărbunelui către obiectul care trebuie încălzit, fie că este vorba de apă pentru gătit, aerul unei camere sau încărcătura într-un furnal. Eficiența depinde de utilizarea echipamentelor de ardere a cărbunelui proiectate corespunzător.
Cea mai puțin exigentă piață de cărbune, din punct de vedere calitativ, este cea internă. Motivele sunt că performanța nu poate fi măsurată cu ușurință, puterea consumatorilor ca indivizi de a specifica și de a obține cărbune de bună calitate este minimă și există un anumit compromis posibil între preț și calitate pe care consumatorul casnic îl folosește pentru a obține rezultate satisfăcătoare. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că controlul calității nu merită. Cu condiția să nu devină dificil și burocratic contraproductiv, un sistem de orientări de calitate pentru cărbunele de uz casnic este un pas util în asigurarea unui randament maxim din resursa lemnoasă, oferind totuși performanțe adecvate în gospodărie. Pe de altă parte, utilizatorii mari, cum ar fi industria cărbunelui din fier, știu din experiența lor de exploatare și cercetare, proprietățile pe care le caută în cărbune și au mijloacele sub formă de putere de cumpărare concentrată și control asupra a cel puțin o parte din propria lor producție de cărbune., pentru a se asigura că cărbunele pe care îl folosesc este conform specificațiilor lor și produce fontă la costuri minime generale.
Majoritatea specificațiilor utilizate pentru controlul calității cărbunelui au provenit din industria siderurgică sau chimică. Atunci când cărbunele este exportat, cumpărătorii tind să folosească aceste specificații de calitate industrială, chiar dacă principala ieșire a cărbunelui importat poate fi piața internă de gătit sau grătar. Acest factor trebuie avut în vedere, deoarece cerințele industriale și interne nu sunt întotdeauna aceleași și o evaluare inteligentă a cerințelor reale de calitate pe piață poate permite furnizarea de cărbune adecvat la un preț mai mic sau în cantități mai mari, benefice atât pentru cumpărător, cât și pentru vânzător.
Calitatea cărbunelui este definită de diverse proprietăți și, deși toate sunt corelate într-o anumită măsură, acestea sunt măsurate și evaluate separat. Acești diferiți factori de calitate sunt discutați mai jos.
Cărbunele proaspăt dintr-un cuptor deschis conține foarte puțină umiditate, de obicei mai puțin de 1%. Absorbția umezelii din umiditatea aerului în sine este rapidă și există, în timp, un câștig de umiditate care chiar și fără umezeala ploii poate aduce conținutul de umiditate la aproximativ 5-10%, chiar și în cărbune bine ars. Când cărbunele nu este ars în mod corespunzător sau în cazul în care acizii piroligne și gudronele solubile au fost spălate înapoi pe cărbune de ploaie, așa cum se poate întâmpla în arderea gropii și movilelor, higroscopitatea cărbunelui este crescută și conținutul de umiditate natural sau de echilibru al cărbunelui poate crește până la 15% sau chiar mai mult.
Umiditatea este un adulterant care scade puterea calorică sau de încălzire a cărbunelui. În cazul în care cărbunele este vândut în greutate, menținerea conținutului ridicat de umiditate prin udarea cu apă este adesea practicată de dealerii necinstiți. Volumul și aspectul cărbunelui se modifică cu greu prin adăugarea de apă. Din acest motiv, cumpărătorii în vrac de cărbune preferă să cumpere fie în volum brut, de ex. în metri cubi, sau pentru a cumpăra în greutate și a determina prin testul de laborator conținutul de umiditate și ajustați prețul pentru a compensa. Pe piețele mici, vânzarea se face adesea pe bucată.
Este practic imposibil să se prevină umezirea accidentală a cărbunelui în timpul ploii în timpul transportului către piață, dar o bună practică este de a păstra cărbunele sub acoperire chiar dacă a fost cumpărat pe bază de volum, deoarece apa pe care o conține trebuie evaporată la ardere și reprezintă o pierderea directă a puterii de încălzire. Acest lucru se întâmplă deoarece apa evaporată trece în conducta de fum și este rareori condensată pentru a renunța la căldura pe care o conține pe obiectul care este încălzit în sobă.
Specificațiile de calitate pentru cărbune limitează de obicei conținutul de umiditate la aproximativ 5-15% din greutatea brută a cărbunelui. Conținutul de umiditate este determinat prin uscarea la cuptor a unei probe cântărite de cărbune. Se exprimă ca procent din greutatea umedă inițială.
Există dovezi că cărbunele cu un conținut ridicat de umiditate (10% sau mai mult) tinde să se spargă și să producă fine atunci când este încălzit în furnal, făcându-l nedorit în producția de fontă brută.
Substanța volatilă, alta decât apa din cărbune, cuprinde toate acele reziduuri lichide și gudronate care nu sunt îndepărtate complet în procesul de carbonizare. Dacă carbonizarea este prelungită și la o temperatură ridicată, atunci conținutul de substanțe volatile este scăzut. Când temperatura de carbonizare este scăzută și timpul în cuptor este scurt, atunci conținutul de materie volatilă crește.
Aceste efecte se reflectă în randamentul de cărbune produs dintr-o greutate dată de lemn. La temperaturi scăzute (300 ° C) este posibil un randament de cărbune de aproape 50%. La temperaturi de carbonizare de 500-600 ° C volatilele sunt mai mici și randamentele de retort de 30% sunt tipice. La temperaturi foarte ridicate (în jur de 1000 ° C), conținutul volatil este aproape zero și randamentele scad la aproape 25%. După cum sa menționat mai devreme, cărbunele poate reabsorbi gudroanele și acizii piroligne din spălarea ploii în arderea groapelor și procese similare. Astfel, cărbunele ar putea fi bine ars, dar ar avea un conținut ridicat de materie volatilă datorită acestui factor. Acest lucru determină o variație suplimentară a cărbunelui ars în groapă în climatul umed. Acizii resorbiți fac cărbunele coroziv și duc la putrezirea sacilor de iută - o problemă în timpul transportului. De asemenea, nu arde curat.
Materia volatilă din cărbune poate varia de la un nivel ridicat de 40% sau mai mult până la 5% sau mai puțin. Se măsoară prin încălzirea departe de aer, o probă cântărită de cărbune uscat la 900 ° C până la greutate constantă. Pierderea în greutate este materia volatilă. Materia volatilă este de obicei specificată fără conținut de umiditate, adică materie volatilă - umiditate sau (V.M. - umiditate).
Cărbunele volatil ridicat este ușor de aprins, dar poate arde cu o flacără de fum. Cărbunele volatil scăzut este greu de aprins și arde foarte curat. Un cărbune comercial bun poate avea un conținut net de materie volatilă (fără umiditate) de aproximativ 30%. Cărbunele cu conținut volatil ridicat este mai puțin friabil decât cărbunele obișnuit cu un conținut redus de volatil și, astfel, produce mai puține amenzi în timpul transportului și manipulării. De asemenea, este mai higroscopic și are astfel un conținut mai mare de umiditate naturală.
Conținutul fix de carbon al cărbunelui variază de la un nivel scăzut de aproximativ 50% la un nivel ridicat sau de aproximativ 95%. Astfel cărbunele constă în principal din carbon. Conținutul de carbon este de obicei estimat ca o „diferență”; adică toți ceilalți constituenți sunt deduși din 100 ca procente și restul se presupune că este% din carbon "pur" sau "fix". Conținutul fix de carbon este cel mai important component în metalurgie, deoarece carbonul fix este responsabil pentru reducerea oxizilor de fier ai minereului de fier pentru a produce metal. Însă utilizatorul industrial trebuie să găsească un echilibru între natura friabilă a cărbunelui cu carbon fix ridicat și rezistența mai mare a cărbunelui cu un carbon fix mai redus și un conținut mai mare de materie volatilă pentru a obține o funcționare optimă a furnalului.