煤礦廣播的《煤炭化學(xué)》有哪些作用？
構(gòu)成煤炭的礦物質(zhì)不是單一的,而是很多種,煤樣的性質(zhì)很大程度上取決于他的產(chǎn)地以及礦床形成的條件.當(dāng)然,所有煤樣都會(huì)有如下一些共同的性質(zhì):煤炭是有植物和動(dòng)物遺存部分腐化后形成的可燃性巖石,如果以質(zhì)量計(jì)算,煤炭中的主要元素是碳.但是在這種寬泛的描述下,煤炭存在很多種類(lèi)型.煤炭分類(lèi)中特別重的性質(zhì)有如下四種:煤樣可以根據(jù)揮發(fā)分進(jìn)行分類(lèi).如前所述,揮發(fā)分是存在于煤炭中的物質(zhì),通過(guò)加熱可以分解.測(cè)定揮發(fā)分,要是將煤炭加熱到221°F（105℃）以除去樣品中的全部水分,測(cè)量烘干樣品的質(zhì)量,然后繼續(xù)加熱樣品到1714°F(950℃),記錄兩次測(cè)量到的樣品質(zhì)量的變化.如果以質(zhì)量計(jì)算,有的煤樣僅含有5%的揮發(fā)性物質(zhì),有的卻含有30%以上的揮發(fā)性物質(zhì).
從歷史看,揮發(fā)分為煤氣的制造奠定了基礎(chǔ).正如第一章所述,煤氣是19世紀(jì)和20世紀(jì)早期主要的氣體燃料.如今,工程師們又在發(fā)明提取和制備揮發(fā)分用來(lái)制造清潔燃料的方法.
可以用來(lái)對(duì)煤樣進(jìn)行分類(lèi)的第二個(gè)性質(zhì)是煤炭的固定碳含量,煤炭中含有揮發(fā)分、固定碳以及被稱(chēng)為煤灰的不可燃物質(zhì).煤樣中固定碳的含量會(huì)因礦床不同而有很大的差異.有一種較軟的、褐色的煤炭被稱(chēng)為褐煤,有些褐煤礦床含有25%~30%的固定碳,而另一種被稱(chēng)為無(wú)煙煤的堅(jiān)硬、黑色的煤炭可能會(huì)含有多達(dá)98%的固定碳。固定碳燃燒在釋放出很大熱量的同時(shí),也釋放出大量二氧化碳,這是一種影響巨大的溫室氣體.
煤炭的第三個(gè)特性對(duì)評(píng)估煤炭的燃料價(jià)值非常重要,那就是樣品中的含硫量.煤炭因來(lái)源不同,其含硫量也不同,少的不到1%，多的在4%左右.含硫量很重要,因?yàn)楫?dāng)煤炭燃燒時(shí),硫與氧結(jié)合生成氧化硫,寫(xiě)作SO2（字母S是硫的化學(xué)符號(hào),字母O是氧的化學(xué)符號(hào),下標(biāo)2表示在二氧化硫的分子結(jié)構(gòu)中,每個(gè)硫原子與兩個(gè)氧原子以化學(xué)鍵相連）.二氧化硫是導(dǎo)致酸雨的原因之一,它還破壞建筑物、引發(fā)人們肺部的不適.為了在燃燒煤炭之前家底其含硫量,人們付出了巨大的努力尋找處理煤炭的辦法,并付出了更大的努力研究如何在燃燒氣體排放到大氣之前去除其中的二氧化硫.
煤炭的第四個(gè)型式是不可燃物質(zhì)的含量,這種不可燃物質(zhì)被稱(chēng)為灰色,即煤炭燃燒之后的殘余物.灰分由各種各樣的物質(zhì)組成.會(huì)分含量從產(chǎn)于保德河盆地（Powder River Basin,其橫跨懷俄明州和蒙大拿州）煤炭的5%直到印度煤炭某些礦產(chǎn)的50%不等.平均而言,美國(guó)用于發(fā)電而燃燒的煤炭灰分含量從5%到19%不等,平均為10%.這意味著1短噸（907千克）煤炭將產(chǎn)生200磅（91千克）的灰分.灰分會(huì)侵蝕鍋爐部件,并含有微量有毒重金屬,但是有關(guān)灰分的主要問(wèn)題還是他的量太大.現(xiàn)在,美國(guó)燃燒電廠每年生產(chǎn)1.2億短噸（1.09億噸）煤炭燃燒產(chǎn)物（煤炭燃燒產(chǎn)物主要由灰分和爐渣及大部分電廠采用的排放物控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的廢物組成）,足以裝滿(mǎn)100萬(wàn)節(jié)火車(chē)車(chē)廂.如何處理這些物質(zhì)才能使得它們對(duì)環(huán)境的影響最小是一個(gè)重要的環(huán)境問(wèn)題.
雖然上面列出的四種煤炭性質(zhì)是這一部分的重要內(nèi)容,但是還有一些性質(zhì)也有必要進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明.例如含水量,它對(duì)于確定煤炭的價(jià)值也是很重要的.如果以質(zhì)量計(jì)算,煤炭中的含水量不到2%,多的超過(guò)30%.含水量越低意味著火焰溫度越高.當(dāng)然,煤炭在燃燒前會(huì)被烘干,但這一過(guò)程需要耗費(fèi)能量.
煤炭還含有很多微量雜質(zhì).事實(shí)上,元素周期表上大部分天然存在的化學(xué)元素在煤炭中都找不到,不同的煤樣含有不同的元素.例如,汞就是煤炭中含有的一種微量雜質(zhì).雖然對(duì)于給定的煤樣來(lái)說(shuō),汞的含量通常很小,但是由于煤炭燃燒數(shù)量極大,每年僅因煤炭燃燒而被釋放到大氣中的汞的總量就非?？捎^.汞是高毒性的,特別是對(duì)兒童來(lái)說(shuō),誤食汞之后會(huì)引發(fā)各種各樣的神經(jīng)障礙.一經(jīng)電廠的高大煙囪釋放出來(lái),汞最終都會(huì)固定在土壤中.今天，在美國(guó)整個(gè)東南部,魚(yú)類(lèi)已經(jīng)被檢測(cè)出體內(nèi)的汞含量水平有所提高.這些汞很大一部分來(lái)源于美國(guó)中西部的燃煤電廠.
煤炭是一種高能燃料,但含有具潛在危害的物質(zhì).這些物質(zhì)的一部分通過(guò)煤炭燃燒被釋放到環(huán)境中,煤炭燃燒還制造出了另外一些物質(zhì),如溫室氣體,而這些物質(zhì)在燃燒煤時(shí)代之前是不存在的.盡管存在這些問(wèn)題,煤炭如今仍然以前所未有的速度被燃燒著,而且這個(gè)速度仍在不斷加快.
從歷史看,揮發(fā)分為煤氣的制造奠定了基礎(chǔ).正如第一章所述,煤氣是19世紀(jì)和20世紀(jì)早期主要的氣體燃料.如今,工程師們又在發(fā)明提取和制備揮發(fā)分用來(lái)制造清潔燃料的方法.
可以用來(lái)對(duì)煤樣進(jìn)行分類(lèi)的第二個(gè)性質(zhì)是煤炭的固定碳含量,煤炭中含有揮發(fā)分、固定碳以及被稱(chēng)為煤灰的不可燃物質(zhì).煤樣中固定碳的含量會(huì)因礦床不同而有很大的差異.有一種較軟的、褐色的煤炭被稱(chēng)為褐煤,有些褐煤礦床含有25%~30%的固定碳,而另一種被稱(chēng)為無(wú)煙煤的堅(jiān)硬、黑色的煤炭可能會(huì)含有多達(dá)98%的固定碳。固定碳燃燒在釋放出很大熱量的同時(shí),也釋放出大量二氧化碳,這是一種影響巨大的溫室氣體.
煤炭的第三個(gè)特性對(duì)評(píng)估煤炭的燃料價(jià)值非常重要,那就是樣品中的含硫量.煤炭因來(lái)源不同,其含硫量也不同,少的不到1%，多的在4%左右.含硫量很重要,因?yàn)楫?dāng)煤炭燃燒時(shí),硫與氧結(jié)合生成氧化硫,寫(xiě)作SO2（字母S是硫的化學(xué)符號(hào),字母O是氧的化學(xué)符號(hào),下標(biāo)2表示在二氧化硫的分子結(jié)構(gòu)中,每個(gè)硫原子與兩個(gè)氧原子以化學(xué)鍵相連）.二氧化硫是導(dǎo)致酸雨的原因之一,它還破壞建筑物、引發(fā)人們肺部的不適.為了在燃燒煤炭之前家底其含硫量,人們付出了巨大的努力尋找處理煤炭的辦法,并付出了更大的努力研究如何在燃燒氣體排放到大氣之前去除其中的二氧化硫.
煤炭的第四個(gè)型式是不可燃物質(zhì)的含量,這種不可燃物質(zhì)被稱(chēng)為灰色,即煤炭燃燒之后的殘余物.灰分由各種各樣的物質(zhì)組成.會(huì)分含量從產(chǎn)于保德河盆地（Powder River Basin,其橫跨懷俄明州和蒙大拿州）煤炭的5%直到印度煤炭某些礦產(chǎn)的50%不等.平均而言,美國(guó)用于發(fā)電而燃燒的煤炭灰分含量從5%到19%不等,平均為10%.這意味著1短噸（907千克）煤炭將產(chǎn)生200磅（91千克）的灰分.灰分會(huì)侵蝕鍋爐部件,并含有微量有毒重金屬,但是有關(guān)灰分的主要問(wèn)題還是他的量太大.現(xiàn)在,美國(guó)燃燒電廠每年生產(chǎn)1.2億短噸（1.09億噸）煤炭燃燒產(chǎn)物（煤炭燃燒產(chǎn)物主要由灰分和爐渣及大部分電廠采用的排放物控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的廢物組成）,足以裝滿(mǎn)100萬(wàn)節(jié)火車(chē)車(chē)廂.如何處理這些物質(zhì)才能使得它們對(duì)環(huán)境的影響最小是一個(gè)重要的環(huán)境問(wèn)題.
雖然上面列出的四種煤炭性質(zhì)是這一部分的重要內(nèi)容,但是還有一些性質(zhì)也有必要進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明.例如含水量,它對(duì)于確定煤炭的價(jià)值也是很重要的.如果以質(zhì)量計(jì)算,煤炭中的含水量不到2%,多的超過(guò)30%.含水量越低意味著火焰溫度越高.當(dāng)然,煤炭在燃燒前會(huì)被烘干,但這一過(guò)程需要耗費(fèi)能量.
煤炭還含有很多微量雜質(zhì).事實(shí)上,元素周期表上大部分天然存在的化學(xué)元素在煤炭中都找不到,不同的煤樣含有不同的元素.例如,汞就是煤炭中含有的一種微量雜質(zhì).雖然對(duì)于給定的煤樣來(lái)說(shuō),汞的含量通常很小,但是由于煤炭燃燒數(shù)量極大,每年僅因煤炭燃燒而被釋放到大氣中的汞的總量就非?？捎^.汞是高毒性的,特別是對(duì)兒童來(lái)說(shuō),誤食汞之后會(huì)引發(fā)各種各樣的神經(jīng)障礙.一經(jīng)電廠的高大煙囪釋放出來(lái),汞最終都會(huì)固定在土壤中.今天，在美國(guó)整個(gè)東南部,魚(yú)類(lèi)已經(jīng)被檢測(cè)出體內(nèi)的汞含量水平有所提高.這些汞很大一部分來(lái)源于美國(guó)中西部的燃煤電廠.
煤炭是一種高能燃料,但含有具潛在危害的物質(zhì).這些物質(zhì)的一部分通過(guò)煤炭燃燒被釋放到環(huán)境中,煤炭燃燒還制造出了另外一些物質(zhì),如溫室氣體,而這些物質(zhì)在燃燒煤時(shí)代之前是不存在的.盡管存在這些問(wèn)題,煤炭如今仍然以前所未有的速度被燃燒著,而且這個(gè)速度仍在不斷加快.
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