● Chimie

Pouvoir calorifique

Les Français distinguent le Pouvoir Calorifique Supérieur (PCS), quantité totale de chaleur de combustion et le Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI) dans lequel les calories prises par la vaporisation de l’eau, non récupérables dans une chaudière, sont déduites. Ces valeurs sont déterminées expérimentalement. Théoriquement on aurait une expression fonction des pourcentages en poids de carbonne (C), d'hydrogéne (H), d'oxygène (O) et de souffre (S):

PCS(kcal/kg) = (80 x C) + (340 x (H - O/8)) + (20 x S)

Le PCS est la somme des chaleurs de réaction d’oxydation du carbonne (C) en gaz carbonique (CO2), du souffre (S) en dioxyde de souffre (SO2), et de l'hydrogéne (H) en eau (H2O), après déduction de la part d’hydrogène déjà combinée soit 2/18 de l’oxygène, quand au PCI, il est fonction du PCS, du taux d'hydrogéne (H), et du pourcentage d'humidité (Tm):

PCI = PCS - ( 54 x H) + (6 x Tm)
 
La chaleur nécessaire à la vaporisation de l’eau  étant de 600kcal/kg, le deuxième terme correspond à l’humidité et le premier à l’évaporation de l’eau qui se forme à partir de l’hydrogène contenu, soit les 18/2 de ce dernier (2/18 x 600 = 54)

Les anglais traduisent PCS par « Gross » et PCI par « Net » et définissent plusieurs niveaux de Calorific Value (CV) suivant l ’état du charbon  humide ('As Received') ou sec ('Air dry')

[SFP]

Classifications

Les classifications des charbons s’appuient sur différents caractères et varient donc suivant les caractères principaux choisis. Le tableau ci-dessous présente la classification arrêtée par le groupe de travail charbon de la CEE en regard de la dénomination utilisée par l’AIEA et par la France. Cette classification retient le Pouvoir Calorifique Inférieur sur sec (séché à 105°C) comme paramètre principal.

On peut remarquer que compte tenu de l’humidité des charbons et de leur pouvoir calorifique respectif, le pouvoir calorifique réel des charbons varie dans des proportions considérables: un lignite de 4.000kcal/kg sur sec avec 30% d’eau libre n’a qu’une valeur calorifique de 2.800kcal/kg  (4.000x0,7), à l’extraction, soit en ordre de grandeur, le tiers d’un anthracite.

Dans ce qui suit on utilisera le terme de lignite pour désigner les 'brown coal' anglo-saxon et le terme charbon pour les 'hard coal', bien que les 'brown coal' incluent des charbons sub-bitumineux de faible valeur calorifique appelés 'méta-lignites' dans la classification française.

Le 'charbon vapeur' utilisé par les centrales, correspond typiquement (mais non exclusivement) aux charbons flambants de la classification ci-dessus: