Khác biệt giữa các bản “Than đá”

Bước tới điều hướng Bước tới tìm kiếm
không có tóm lược sửa đổi
{{Bài cùng tên|Than (định hướng)}}
[[Tập tin:Coal anthracite.jpg|nhỏ|phải|250px|Một viên than đá]]
{{Portal|Năng lượng}}
'''Than đá''' là một loại [[đá trầm tích]] có màu nâu-đen hoặc đen có thể đốt cháy và thường xuất hiện trong các [[địa tầng|tầng đá]] gồm nhiều lớp hoặc lớp khoáng chất hay còn gọi là mạch mỏ. Một loại than cứng như [[anthracit|than anthracit]], có thể liên quan đến [[đá biến chất]] bởi vì sự tác động lâu dài về nhiệt độ và áp suất. Thành phần chính của than là [[cacbon]], cùng với sự đa dạng về số lượng của các nguyên tố, chủ yếu là [[Hiđro|hydro]], [[lưu huỳnh]], [[ôxy]], và [[nitơ]].<ref>{{Chú thích web|họ=Blander|tên=M|tiêu đề=Calculations of the Influence of Additives on Coal Combustion Deposits|url=http://www.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/Files/Volumes/Vol34-2.pdf|nhà xuất bản=Argonne National Laboratory|ngày truy cập=17 December 2011|trang=315|url hỏng=no|url lưu trữ=https://web.archive.org/web/20100528174436/http://www.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/Files/Volumes/Vol34-2.pdf|ngày lưu trữ=28 May 2010|df=dmy-all}}</ref> Than là một dạng [[nhiên liệu hóa thạch]], được hình thành từ [[thực vật]] bị chôn vùi trải qua các giai đoạn từ than bùn, và dần chuyển hóa thành than nâu hay còn gọi là than non (lignit), và thành than bán bitum, sau đó thành than bitum hoàn chỉnh (bituminous coal), và cuối cùng là biến đổi thành than đá (anthracit). Quá trình biến đổi này là quá trình phức tạp của cả sự biến đổi về sinh học và cả quá trình biến đổi của địa chất. Đặc biệt, quá trình biến đổi về địa chất là cả một quãng thời gian được tính bằng hàng triệu triệu năm.<ref name="EIACoalExplained">{{Chú thích web | url=https://www.eia.gov/energyexplained/index.cfm?page=coal_home | tiêu đề=Coal Explained | nhà xuất bản=[[US Energy Information Administration]] | work=Energy Explained | ngày tháng=21 April 2017 | ngày truy cập=13 November 2017 | url hỏng=no | url lưu trữ=https://web.archive.org/web/20171208115825/https://www.eia.gov/energyexplained/index.cfm?page=coal_home | ngày lưu trữ=8 December 2017 | df=dmy-all }}</ref>
 
 
==Nguồn gốc==
Than được khai thác từ dưới lòng đất bởi việc [[khai thác than]]. Kể từ năm 1983, ông trùm than đá được biết đến là một người Trung Quốc.<ref name="BPReview2016"/> Năm 2015, Trung Quốc sản xuất 3,747 tỷ tấn than - 48% trong tổng số 7.861 tỷ tấn than thế giới. Trong năm 2015, các nhà sản xuất lớn khác là Hoa Kỳ (813 triệu tấn), Ấn Độ (678), Liên minh châu Âu (539) và Úc (503). [4] Năm 2010, các nhà xuất khẩu lớn nhất là Úc với 328 triệu tấn (27% xuất khẩu than thế giới) và Indonesia với 316 triệu tấn (26%), [5] trong khi các nhà nhập khẩu lớn nhất là Nhật Bản với 207 triệu tấn (18% lượng than nhập khẩu thế giới)), Trung Quốc với 195 triệu tấn (17%) và Hàn Quốc với 126 triệu tấn (11%)
 
==Ứng dụng ngày nay==
{{Xem thêm thông tin|Sản xuất điện năng|Công nghệ than đá sạch|Ấm lên toàn cầu|List of coal power stations}}
 
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 <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&nbsp;°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) 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% (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.
Ở Đan Mạch, hiệu suất điện lưới > 47% đã đạt được tại nhà máy CHB Nordjyllandsværket bằng việc đốt than và hiệu suất nhà máy tổng thể lên đến 91% so với sự đồng phát điện và sưởi ấm của khu vực. Nhà máy CHED Avedøreværket CHP được khai thác nhiều năng lượng ngay tại khu vực bên ngoài Copenhagen có thể đạt được hiệu suất điện lưới cao tới 49%. Hiệu quả nhà máy tổng thể so với đồng phát điện và sưởi ấm của khu vực có thể đạt tới 94%.
 
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 [[Liên Xô]]. 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 - sự chuyển giao'''
 
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 name="Canada">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
 
Tại [[Hoa Kỳ]], 27 GW công suất có nguồn gốc từ ​​các nhà máy phát điện đốt than được dự kiến ​​sẽ rút khỏi 175 nhà máy điện dùng than của Mỹ từ năm 2012 đến năm 2016. Khí tự nhiên được ví như một bước nhảy tương ứng, tăng 1/3 so với năm 2011. Tỷ lệ sản xuất điện của Mỹ giảm xuống còn hơn 36%. Do sự nổi lên của khí đá phiến, sản lượng tiêu thụ than đã giảm từ năm 2009. Khí tự nhiên chiếm 81% sản lượng điện _ một nguyên liệu mới ở Mỹ từ năm 2000 đến năm 2010. Sản xuất khí than đốt thải ra ngoài khoảng gấp đôi lượng carbon dioxide - khoảng 2.000 pound cho mỗi megawatt giờ được tạo ra - so với điện được tạo ra bằng cách đốt khí thiên nhiên ở mức 1.100 pound khí nhà kính mỗi megawatt giờ. Khi hỗn hợp nhiên liệu ở Hoa Kỳ đã thay đổi để giảm lượng than và tăng khí đốt tự nhiên, lượng khí thải carbon dioxide đã giảm đột ngột. Những số liệu được đo trong quý đầu tiên của năm 2012 là mức thấp nhất trong số quý được ghi nhận trong quý đầu tiên của năm kể từ năm 1992.
Trữ lượng than cốc có ít tro, nguyên tố lưu huỳnh và nguyên tố phốt pho, do đó chúng không di chuyển đến kim loại. Dựa trên tỷ lệ tro, than cốc có thể được chia thành nhiều loại khác nhau. Các loại này là:
 
* Thép hạng I (có hàm lượng tro không vượt quá 15%)
* Thép hạng II (có vượt 15% nhưng không quá 18%)
* Washery hạng I (có vượt 18% nhưng không quá 21%)
* Washery hạng II (có vượt 21% nhưng không quá 24%)
* Washery hạng III (có vượt 24% nhưng không quá 28%)
* Washery hạng IV (có vượt 28% nhưng không quá 35%)
 
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.
 
'''Công nghệ khí hóa'''
 
Những lĩnh vực chính: [[Khí hóa than đá]] và [[Khí hóa than đá dưới lòng đất]]
 
Việc khí hóa than có thể được sử dụng để sản xuất khí tổng hợp <ref name="syngas">syngas</ref>, hỗn hợp khí <ref>carbon monoxide</ref> (CO) và khí <ref name="hydro">hydro</ref> (H2). Thông thường <refkhí name="syngas"/>tổng hợp 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 name="Fischer-Tropsch">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 name="methanol">methanol</ref> thành xăng. Khí hóa kết hợp với công nghệ <ref name="Fischer-Tropsch" /> hiện đang được sử dụng bởi công ty hóa chất <ref>Sasol</ref> của Nam Phi <ref name="South Africa">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.
'''Sản phẩm của chất hóa học'''
 
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 name="methanol"/>,<ref name="hydro">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.
 
Trong lịch sử, sản xuất hóa chất từ ​​than đá đã được sử dụng từ những năm 1950 và đã được thành lập trên thị trường. Theo Cơ sở dữ liệu khí hóa trên toàn thế giới năm 2010, đã có một cuộc khảo sát các nhà máy khí hiện tại và kế hoạch, từ năm 2004 đến năm 2007, sản xuất hóa chất tăng tỷ lệ sản phẩm khí hóa từ 37% lên 45%. Từ năm 2008 đến năm 2010, 22% các thiết bị bổ sung khí hóa mới được sử dụng cho sản xuất hóa chất.
 
== Phân bố và sản lượng ==
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 name="Canada">Canada</ref>..., sản lượng than khai thác là 5 tỉ tấn/năm.
 
Tại Việt Nam, có rất nhiều mỏ than tập trung nhiều nhất ở các tỉnh phía Bắc nhất là tỉnh [[Quảng Ninh]], mỗi năm khai thác khoảng 15 đến 20 triệu tấn. Than được khai thác [[lộ thiên]] là chính, còn lại là khai thác [[hầm lò]].

Trình đơn chuyển hướng