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La storia della rivoluzione del carbone: come una centrale elettrica ha portato l'America nell'era del carbone polverizzato?
Il carbone ha svolto un ruolo significativo nella storia energetica degli Stati Uniti. Il modo in cui viene bruciato il carbone ha subito grandi cambiamenti con i progressi tecnologici, in particolare con l'avvento della tecnologia del carbone polverizzato, un'innovazione che ha consentito di convertire il carbone in calore in modo più efficiente e ha gettato le basi per il funzionamento delle moderne centrali elettriche. L'avvento della tecnologia di combustione del carbone polverizzato segnò l'inizio di una rivoluzione del carbone, che non solo cambiò il modo in cui veniva prodotta l'elettricità, ma ebbe anche un profondo impatto sulla produttività economica e sociale degli Stati Uniti.
Origini della tecnologia del carbone polverizzato
Una caldaia a carbone polverizzato è una caldaia industriale che genera calore bruciando carbone polverizzato (chiamato anche polvere di carbone o cenere di carbone).
Prima dell'avvento della tecnologia del carbone polverizzato, la maggior parte delle caldaie utilizzava la tecnologia di cottura a griglia, in cui il combustibile veniva posto sotto forma di particelle semi-frantumate su una griglia mobile sul fondo della caldaia e bruciato da un flusso d'aria verso l'alto proveniente dalla griglia. Tuttavia, questo approccio presenta molti limiti in termini di efficienza e funzionamento. Nel 1918, la Milwaukee Power and Light Company condusse esperimenti sul carbone polverizzato, un'esplorazione che gettò le basi per la successiva tecnologia di combustione del carbone polverizzato. Ciò ha consentito alla Oneida Street Generating Station, la prima centrale elettrica centrale degli Stati Uniti, di iniziare a utilizzare combustibile polverizzato per generare elettricità.
Principio di funzionamento della caldaia a carbone polverizzato
Il principio di funzionamento di base di una caldaia a carbone polverizzato è quello di macinare il carbone in una polvere fine, simile alla farina, in modo che lo spazio all'interno della caldaia possa essere completamente utilizzato per bruciare combustibile solido. Durante questo processo, il carbone grezzo viene prima completamente miscelato con l'aria e poi frantumato mediante essiccazione ad alta temperatura. Il carbone polverizzato viene poi trasportato attraverso tubi al bruciatore, miscelato con ulteriore aria riscaldata e spruzzato nella caldaia.
Tale operazione non solo migliora l'efficienza della combustione, ma riduce anche il fumo residuo e la cenere, che vengono infine intercettati ed elaborati da sistemi specializzati per la rimozione delle ceneri, come i precipitatori elettrostatici.
La tecnologia del carbone polverizzato di oggi
Le attuali centrali elettriche a carbone polverizzato possono essere suddivise in tre categorie: centrali elettriche a carbone polverizzato subcritico, centrali elettriche a carbone polverizzato supercritico e centrali elettriche a carbone polverizzato ultra-supercritico. Le principali differenze tra i tre sono le temperature e le pressioni a cui operano e, all'aumentare di questi parametri, aumenta anche l'efficienza di funzionamento della caldaia.
Inoltre, in impianti diversi vengono utilizzati diversi tipi di carbone (ad esempio il carbone indiano o quello indonesiano) per migliorarne l'efficienza, grazie al loro diverso potere calorifico. Tutto ciò dimostra che la tecnologia del carbone polverizzato continua a evolversi e continua a svolgere un ruolo importante nella produzione di energia.Gli impianti subcritici hanno un'efficienza di circa il 37%, mentre gli impianti supercritici possono raggiungere il 40% e gli impianti ultra-supercritici hanno efficienze comprese tra il 42% e il 45%.
Altre applicazioni della tecnologia del carbone polverizzato
Oltre alle centrali elettriche, la tecnologia del carbone polverizzato trova altre applicazioni, ad esempio nelle locomotive a vapore e nelle navi mercantili. Nel 1929, l'United States Bureau of Shipping valutò una nave mercantile chiamata Mercer, dotata di una caldaia a carbone polverizzato, e scoprì che funzionava con un'efficienza pari al 95 percento del combustibile a petrolio. L'utilizzo del carbone polverizzato come combustibile non solo migliora l'efficienza operativa, ma è anche più competitivo in termini di costi rispetto alla combustione del petrolio.
Prospettive future
Con la crescente consapevolezza ambientale e l'avvento delle energie rinnovabili, la tecnologia del carbone polverizzato dovrà affrontare nuove sfide in futuro. Tuttavia, molti esperti continuano a credere che l'efficienza e la fattibilità della tecnologia del carbone polverizzato le rendano ancora di grande importanza strategica nel breve termine. In futuro sarà necessario affrontare con urgenza la questione di come utilizzare in modo continuativo ed efficace questa tecnologia nel percorso verso uno sviluppo sostenibile.
Pertanto, nel contesto della trasformazione energetica globale, ciò che dobbiamo chiederci è se la tecnologia del carbone polverizzato possa adattarsi alle future esigenze energetiche e alle sfide ambientali e continuare a distinguersi anche nell'ambito delle nuove politiche energetiche.
