Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Than đá”

Than được sử dụng hầu hết để làm [[nhiên liệu rắn]] cho quá trình sản xuất điện và quá trình đốt cháy. Theo như EIA cho biết, lượng than tiêu thụ trên toàn thế giới được dự báo rằng sẽ tăng từ năm 2012 đến năm 2040 với tốc độ trung bình là 0,6% / năm, và từ 153 nghìn tỷ Btu ([[<ref> 1 Quad]] </ref> là 36.000.000 tấn than) trong năm 2012 lên đến 169 nghìn tỷ Btu vào năm 2020 và đến tận 180 nghìn tỷ Btu vào năm 2040. Việc nỗ lực thay đổi về nguồn nguyên liệu sử dụng đã đưa ra ý tưởng về việc dùng khí tự nhiên để thay thế cho than.

[[Trung Quốc]] sản xuất được 3,47 tỷ tấn (3,93 tỷ tấn [[<ref> short tones]] </ref>) vào năm 2011. [[Ấn Độ]] sản xuất vào khoảng 578 triệu tấn trong năm 2011. Và gần như 69% [[điện]] của Trung Quốc đến từ than đá. [[Hoa Kỳ]] tiêu thụ khoảng 13% của tổng số thế giới trong năm 2010, tức là khoảng 951 triệu tấn, và sử dụng 93% sản lượng điện và nghiên cứu cho thấy 46% tổng công suất phát sinh ở Mỹ là bắt nguồn từ việc sử dụng than. Cục Quản lý Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ ước tính trữ lượng than ở mức 948 × 109 tấn (860 [[Gt]]). Một ước tính cho tài nguyên [[rfesources]]<ref> resources </ref> là 18.000 [[Gt]].

Khi con người bắt đầu dùng than để [[sản xuất điện năng]], theo truyền thống, than thường được nghiền thành bột và sau đó đốt trong [[Lò hơi công nghiệp|lò hơi]]. Nhiệt độ của lò nung chuyển đổi nước trong lò hơi thành hơi nước [[<ref> steam]] </ref> , sau đó hơi nước được sử dụng để quay các [[Tua bin|tuabin]] và làm hoạt động các máy phát điện để sinh ra điện. [[Hiệu quả]] mà [[nhiệt động lực học]] của quá trình này mang lại đã được cải thiện theo thời gian; một số trạm điện đốt than cũ có hiệu suất nhiệt trong vùng lân cận chỉ tầm 25% trong khi các tuabin hơi hiện đạinhất hoạt động ở nhiệt độ trên 600 ° C và áp suất trên 27 MPa (trên 3900 psi) , có thể đạt được hiệu suất nhiệt vượt quá 45% (cơ sở LHV) sử dụng nhiên liệu anthracite, hoặc khoảng 43% (cơ sở LHV) ngay cả khi sử dụng nhiên liệu than non dù ở cấp thấp hơn. Các cải thiện và cải tiến hiệu suất nhiệt ngoài ra còn có thể đạt được bằng cách làm khô trước (đặc biệt là có liên quan với nhiên liệu có độ ẩm cao như than non hoặc sinh khối) và công nghệ làm mát.

Có một phương pháp cho việc thay thế sử dụng than trong công nghiệp sản xuất điện với hiệu suất được cải thiện đáng kể đó là nhà máy điện chu trình hỗn hợp khí hóa (IGCC) [[<ref>integrated gasification combined cycle]] </ref> tích hợp. Thay vì bằng việc nghiền than và đốt trực tiếp thành nhiên liệu trong lò hơi, than được khí hóa để tạo ra khí tổng hợp [[coal gasification]] , được đốt trong tuabin khí để tạo ra điện (giống như khí tự nhiên được đốt cháy trong một tuabin). Khí thải nóng từ tuabin được sử dụng để tăng hơi nóng trong máy phát hơi nước và thu hồi nhiệt, cung cấp năng lượng cho tuabin hơi để bổ sung. Hiệu suất nhiệt của các nhà máy điện IGCC hiện tại dao động từ khoảng 39% đến 42% [48] (HHV) hoặc ≈42-45% (cơ sở LHV) đối với than bitum và giả sử sử dụng công nghệ khí hóa chủ đạo (Shell, GE Gasifier, CB & I). Các nhà máy điện IGCC hoạt động tốt hơn các nhà máy sản xuất nhiên liệu than nghiền thông thường đặc biệt là về lượng khí thải ô nhiễm và cho phép thu giữ carbon tương đối dễ dàng.

Có ít nhất 40% nguồn nguyên liệu điện của thế giới bắt nguồn từ than đá. Trong năm 2016, 30% nguồn năng lượng điện của Hoa Kỳ đến từ than đá, đã giảm từ khoảng 49% năm 2008. Tính đến năm 2012 tại Hoa Kỳ, việc sử dụng than để sản xuất ra điện đã giảm, vì nguồn cung cấp từ khí thiên nhiên dồi dào thu được do các nghiên cứu về sự phá vỡ thủy lực của các thành tạo đá phiến sét [[<ref>hydraulic fracturing]] </ref> có mức giá khá thấp.

Một hình thức đốt than khác được dùng để thay thế đó là nhiên liệu than bùn (CWS) [[<ref> coal-water slurry fuel]] </ref> , được phát triển ở Liên bang Xô viết [[Soviet Union]] . Các cách khác để sử dụng than đó chính là sự kết hợp nhiệt và đồng phát điện [[<ref> combine heat and power cogeneration]] </tef>và một chu trình đứng đầu MHD [[<ref>MHD topping cycle]]</ref> .

Tổng số nhiên liệu gửi đã biết có thể thu hồi được bằng các công nghệ hiện đại, bao gồm các loại than có hàm lượng ô nhiễm thấp, ví dụ, than non, bitum, là đủ trong nhiều năm. [Định lượng] Tiêu thụ ngày càng tăng và sản lượng tối đa có thể đạt được trong nhiều thập kỷ. trữ lượng than thế giới. Mặt khác, [[<ref>see world coal reverse]] </ref> có nhiều tài nguyên cần phải được để lại trong lòng đất để tránh sự biến đổi khí hậu.

Khí tự nhiên cái mà được tạo ra trên toàn thế giới đã tăng từ 740 TW năm 1973 lên 5140 TW vào năm 2014, tạo ra được 22% tổng điện năng của thế giới, bằng một nửa so với số lượng than phát sinh. Ngoài ra về việc tạo ra điện, khí tự nhiên cũng phổ biến ở một số nước với mục địch dùng để để sưởi ấm và làm nhiên liệu ô tô [[<ref> automotive fuel]] </ref>.

Việc sử dụng [[than ở Vương quốc Anh]] đã bị suy giảm do sự phát triển về số lượng [[dầu]] [[Biển Bắc]] và sự xuất hiện sau của số lượng khí ga ở Dash [[<ref>Dash for Gas]]</ref> tiếp theo từ những năm 1990 đến 2000.

Tại [[<ref>Canada]]</ref>, có nhiều nhà máy chuyển hóa than như [[<ref>Hearn Generating Station]]</ref> đã dường như dừng việc sản xuất than để chuyển sang phương án dùng khí tự nhiên

Than cốc phải đủ mạnh để chống lại trọng lượng của quá tải trong lò cao, đó là lý do tại sao than cốc đóng vai trò rất quan trọng trong việc sản xuất thép bằng cách sử dụng các phương pháp thông thường. Tuy nhiên, phương pháp thay thế là sắt khó có thể giảm một cách trực tiếp, nơi mà bất kỳ nhiên liệu cacbon nào có thể được sử dụng để sản xuất sắt xốp hoặc sắt viên. Than cốc có màu xám, cứng, xốp và có giá trị gia nhiệt 24,8 triệu Btu / tấn (29,6 MJ / kg). Một số quy trình sản xuất cokemaking sản xuất các sản phẩm phụ có giá trị, bao gồm cả than đá [[<ref>coal tars]]</ref>, [[<ref>armonia]]</ref>, dầu nhẹ và [[<ref>Cacbon monoxit</ref>|khí than]]. Than dầu [[<ref>petroleum coal]]</ref> là chất cặn rắn thu được thông qua quá trình tinh chế dầu, tương tự như than cốc, nhưng chứa quá nhiều hợp chất có ích trong các ứng dụng luyện kim.

Việc khí hóa than có thể được sử dụng để sản xuất khí tổng hợp [[<ref>syngas]]</ref>, hỗn hợp khí [[<ref>carbon monoxide]]</ref> (CO) và khí [[<ref>hydro]]</ref> (H2). Thông thường [[<ref>syngas]]</ref> được sử dụng chính để đốt tuabin [[<ref>turbines]]</ref> khí để sản xuất điện, nhưng tính linh hoạt của khí tổng hợp cũng phần nào cho phép nó được chuyển đổi thành nhiên liệu vận chuyển, chẳng hạn như xăng và dầu [[<ref>diesel]]</ref>, thông qua quá trình [[<ref>Fischer-Tropsch]]</ref>; Ngoài ra, khí tổng hợp còn có thể được chuyển đổi thành [[<ref>metanol]]</ref>, có thể được trộn trực tiếp thành nhiên liệu hoặc chuyển đổi thành xăng qua quá trình chuyển hóa [[<ref>methanol]]</ref> thành xăng. Khí hóa kết hợp với công nghệ [[<ref>Fischer-Tropsch]]</ref> hiện đang được sử dụng bởi công ty hóa chất [[<ref>Sasol]]</ref> của Nam Phi [[<ref>South Africa]]</ref> để chế tạo nhiên liệu xe cơ giới từ than đá và khí tự nhiên. Ngoài ra, khí [[hydro]] thu được từ khí hóa có thể được sử dụng cho các mục đích khác nhau, chẳng hạn như cung cấp năng lượng cho nền kinh tế dùng khí [[<ref>hydrogen]]</ref>, chế tạo [[<ref>ammonia]]</ref>, hoặc nâng cấp nhiên liệu hóa thạch.

Trong quá trình khí hóa, than được hòa trộn lẫn với khí [[<ref>oxygen]]</ref> và hơi nước trong khí và sau đó được làm nóng và điều áp. Trong phản ứng, các phân tử oxy và phân tử nước chuyển hóa than thành khí carbon monoxide (CO), đồng thời giải phóng khí hydro (H2). Quá trình này đã được thực hiện ở cả các mỏ than nằm sâu dưới lòng đất và đặc biệt trong quá trình sản xuất khí, nguồn khí được sản xuất đã cung cấp cho thị trấn và được bán lại cho khách hàng với nhiều mục đích sử dụng như để đốt, để chiếu sáng, hay để sưởi ấm và cả nấu nướng.

Nếu các nhà máy lọc dầu muốn sản xuất xăng, thì khí tổng hợp được thu thập ở trạng thái này và sau đó được chuyển thành phản ứng Fischer-Tropsch. Tuy nhiên, nếu hyđro là sản phẩm cuối mong muốn, thì khí tổng hợp được đưa vào phản ứng dịch chuyển khí nước [[<ref>water gas ship reaction]]</ref>, nơi có nhiều hydro hơn.

Bài tham khảo: Than hóa lỏng [[<ref>coal liquefaction]]]</ref>

Than cũng có thể được chuyển đổi thành nhiên liệu tổng hợp tương đương với xăng hoặc dầu diesel bằng một số quy trình trực tiếp khác nhau (không thực sự yêu cầu khí hóa hay yêu cầu chuyển đổi gián tiếp). Trong các quá trình hóa lỏng trực tiếp, than được hydro hóa hoặc cacbon hóa. Quá trình hydro hóa là quá trình [[<ref>Bergius]]</ref>, các quy trình SRC-I và SRC-II (Dùng dung môi để tinh chế than), quá trình hydro hóa [[<ref>NUS Corporation]]</ref> và một số quy trình một giai đoạn và hai giai đoạn khác. Trong quá trình cacbon hóa ở nhiệt độ thấp, than được nghiền nhỏ ở nhiệt độ từ 360 đến 750 ° C (680 và 1,380 ° F). Ở vào những nhiệt độ này có thể tối ưu hóa được việc sản xuất các [[<ref>tars]]</ref> than phong phú hơn trong hydrocacbon nhẹ hơn khi so với nhựa than thông thường. Than đá sau đó được chế biến thành nhiên liệu. Tổng quan về hóa lỏng than và tiềm năng tương lai của nó có sẵn.

Các phương pháp hóa lỏng than liên quan đến lượng khí thải carbon dioxide (CO2) trong quá trình chuyển đổi. Nếu hóa lỏng than được thực hiện mà không sử dụng công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) hoặc hỗn hợp sinh khối, thì kết quả là dấu chân khí nhà kính trong vòng đời thường lớn hơn so với việc khai thác và tinh luyện sản xuất nhiên liệu lỏng từ dầu thô. Nếu công nghệ CCS được sử dụng, giảm 5–12% có thể đạt được trong các nhà máy Than đá (CTL) và giảm tới 75% là có thể đạt được khi than đồng hóa với mức sinh khối được chứng minh thương mại (30% trọng lượng sinh khối) trong các nhà máy than / sinh khối đến chất lỏng. Đối với các dự án nhiên liệu tổng hợp trong tương lai, việc hấp thụ [[<ref>carbon dioxide]]</ref> được đề xuất để tránh được việc thải khí CO2 vào khí quyển. Việc bổ sung thêm vào chi phí sản xuất.

Than đá tinh chế là sản phẩm của công nghệ nâng cấp than giúp loại bỏ đi độ ẩm và các chất gây ô nhiễm nhất định từ các loại than có hàm lượng thấp như than [[<ref>bitum]]</ref> và than non (nâu). Nó là một dạng của một số phương pháp xử lý trước và quá trình đốt than làm thay đổi các đặc điểm của than trước khi nó được đốt cháy. Mục tiêu của công nghệ than tiền xử lý là tăng hiệu quả và giảm phát thải khi khi than bị cháy. Tùy thuộc vào tình hình, công nghệ tiên tiến để xử lý có thể được sử dụng thay cho công nghệ sau khi đốt để kiểm soát khí thải từ các lò hơi đốt than.

Than [[<ref>bitum]] </ref>được nghiền mịn, quy trình này được đề cập đến trong ứng dụng này đó là than biển, là một thành phần của cát đúc. Trong khi kim loại nóng chảy ở trong khuôn, than được đốt cháy chậm, giải phóng khí để giảm áp suất, do đó ngăn chặn kim loại xâm nhập vào những khoảng trống của cát. Nó cũng được chứa trong khuôn, một chất nhão hoặc chất lỏng có chức năng tương tự được áp dụng cho khuôn trước khi đúc. Than biển có thể được trộn lẫn với lớp lót đất sét [[<ref>bod]]</ref> được sử dụng cho đáy lò nung [[<ref>cupola]]</ref>. Khi bị nung nóng, than bị phân hủy và thân trở nên nhầy, làm giảm quá trình phá vỡ các lỗ hở để khai thác kim loại nóng chảy.

Than là một nguyên liệu quan trọng trong sản xuất một loạt các loại phân bón hóa học và các sản phẩm hóa học khác. Phương pháp sản xuất chính của các sản phẩm này là khí hoá than để sản xuất khí tổng hợp. Các hóa chất chính được sản xuất trực tiếp từ khí tổng hợp bao gồm [[<ref>methanol]]</ref>, [[<ref>hydro]]</ref> và [[<ref>carbon monoxide]]<m/ref>, là các khối cấu tạo hóa học mà toàn bộ các hóa chất phái sinh được sản xuất, bao gồm [[<ref>olefin]]</ref>, [[<ref>axit axetic]]</ref>, [[<ref>formaldehyde]]</ref>, [[<ref>amoniac]]</ref>, và các chất khác. Tính linh hoạt của khí tổng hợp như tiền thân của hóa chất chính và các sản phẩm phái sinh có giá trị cao cung cấp tùy chọn sử dụng than tương đối rẻ tiền để sản xuất một loạt các mặt hàng có giá trị.

Bởi vì các sản phẩm hóa học có thể được chế tạo thông qua quá trình khí hóa than nói chung cũng sử dụng nguyên liệu có nguồn gốc từ khí thiên nhiên và dầu mỏ, ngành hóa chất có xu hướng sử dụng bất kỳ loại thức ăn nào có hiệu quả về chi phí nhất. Do đó, lãi suất sử dụng than có xu hướng tăng cho giá dầu và khí tự nhiên cao hơn và trong các giai đoạn tăng trưởng kinh tế toàn cầu cao có thể làm căng thẳng sản xuất dầu và khí đốt. Ngoài ra, sản xuất hóa chất từ ​​than là mối quan tâm cao hơn nhiều ở các nước như Nam Phi [[<ref>South Africa]]</ref>, Trung Quốc [[<ref>China]]</ref>, Ấn Độ [[<ref>India]]</ref> và Hoa Kỳ, là những nơi có nguồn tài nguyên than dồi dào. Sự phong phú của than kết hợp với việc thiếu các nguồn khí thiên nhiên ở Trung Quốc là sự khích lệ mạnh mẽ cho ngành công nghiệp hóa chất theo đuổi ở đây. Tại Hoa Kỳ, ví dụ tốt nhất của ngành là Công ty Hóa chất [[<ref>Eastman]]</ref> đã vận hành thành công nhà máy than hóa chất tại [[<ref>Kingsport]]</ref>, [[<ref>Tennessee]]</ref>, từ năm 1983. Tương tự, [[Sasol]] đã xây dựng và vận hành các cơ sở than-hóa chất ở Nam Phi.

Tại Bắc Mỹ, các hợp đồng trong tương lai than miền Trung [[<ref>Appalachian]]</ref> hiện đang được giao dịch trên sàn giao dịch [[<ref>New York Mercantile Exchange]]</ref> (biểu tượng giao dịch QL). Đơn vị giao dịch là 1,550 tấn (1,410 t) cho mỗi hợp đồng và được tính bằng đô la Mỹ và xu cho mỗi tấn. Vì than là nhiên liệu chính để sản xuất điện tại Hoa Kỳ, các hợp đồng trong tương lai than cung cấp cho các nhà sản xuất than và ngành công nghiệp điện là một công cụ quan trọng để quản lý rủi ro và rủi ro.

Ngoài hợp đồng [[<ref>NYMEX]]</ref>, Sàn giao dịch liên lục địa (ICE) có tương lai than châu Âu [[(<ref>Rotterdam)]]</ref> và Nam Phi [[(<ref>Richards Bay)]]</ref> có sẵn để giao dịch. Đơn vị giao dịch cho các hợp đồng này là 5.000 tấn (5.500 tấn ) và cũng được tính bằng đô la Mỹ và xu cho mỗi tấn.

Khoảng 10% than là tro, Tro than là chất độc hại và đặc biệt độc hại đối với con người và các sinh vật sống khác. Than tro chứa các nguyên tố phóng xạ [[<ref>uranium]]</ref> và [[<ref>thori]]</ref>. Than tro và các sản phẩm phụ đốt cháy khác được lưu trữ cục bộ và thoát ra bằng nhiều cách khác nhau để phơi bày những người sống gần các nhà máy than với các chất phóng xạ và môi trường.

Công nghệ than sạch thường giải quyết các vấn đề khí quyển do đốt than. Về phương diện lịch sử, trọng tâm chính là SO2 và NOx, các loại khí quan trọng nhất gây ra mưa axit, và các hạt gây ô nhiễm không khí có thể nhìn thấy và các ảnh hưởng có hại đến sức khỏe con người. Trọng tâm gần đây hơn là về khí carbon dioxide (do tác động của nó lên sự nóng lên toàn cầu) và mối quan tâm về các loài độc hại như thủy ngân. Các mối quan tâm tồn tại liên quan đến khả năng kinh tế của các công nghệ này và khung thời gian giao hàng, [119] chi phí kinh tế tiềm ẩn cao về thiệt hại xã hội và môi trường, và chi phí và khả năng xử lý carbon đã loại bỏ và các chất độc khác.

Trữ lượng than của cả thế giới vẫn còn cao so với các nguyên liệu năng lượng khác (dầu mỏ, khí đốt...). Được khai thác nhiều nhất ở Bắc bán cầu, trong đó 4/5 thuộc các nước sau: [[Hoa Kỳ]], [[Nga]], [[Trung Quốc]], [[Ấn Độ]], [[Úc]], [[Đức]], [[Ba Lan]], [[<ref>Canada]]</ref>..., sản lượng than khai thác là 5 tỉ tấn/năm.