工业用煤的三大类
第一次工业革命,是人类文明进程中一次重大的转折点。这不仅是一次技术改革,更是一场深刻的社会变革。
那些在燃煤基础上建立起来的工厂,那些高耸入云的烟囱和隆隆作响的机器,曾是那个辉煌而伟大的工业时代的象征。
第一次工业革命起源于英国的原因很多,但英伦三岛分布广泛、易于开采、运输方便的煤炭是其中最重要原因之一。
“每一个煤筐里都装着动力与文明”,煤炭,不仅引爆了英国的工业革命,而且一次次拯救了英国的命运,推动英国从偏居一隅,走向世界之巅,成就了不可一世的日不落帝国。
煤炭在给我们带来光明和温暖的同时,还带给我们怎样深深的思考呢?
今天,让我们一起来走近煤炭,共同回顾过去那段有趣、又令人深思的历史。
柴尽煤出:面对燃料危机,英国不得不进入“煤炭时代”
跟其他许多国家一样,中世纪的英国,木炭一直是生活和生产最主要的燃料。
虽然早在13世纪,英国一些地方就发现并采挖煤炭,不过,这种被称作“海煤”的煤炭,当时只是贫困家庭因无力购买木炭,而用来作为家庭燃料的少量补充。可以这样说,当时的英国,对煤炭的利用并不多,甚至根本不利用这种资源,社会对它的依赖性也极其有限。
特别是煤燃烧时释放出大量的黑烟、煤尘和刺鼻的怪味,给伦敦带来了严重的空气污染,引起了贵族们的强烈不满。1307年,英王爱德华一世颁布禁令,明确“伦敦及其近邻禁止使用煤”。
进入16世纪后,随着英国人口大幅增长、耕地面积不断增加、冶铁酿酒等手工业的飞速发展,社会对木材的需求量呈井喷式增长。
据史料记载,单单是伦敦的酿酒业,每年就要烧掉两万车木头,而消耗木材的大户——冶铁业则更让人瞠目结舌:一个普通的炼铁厂,一年就要消耗400英亩的林地。
不但工业生产需要木材,普通家庭的日常生活也需要木材,加之轰轰烈烈的圈地运动,进一步加剧了英国林地的缩减速度。早在17世纪最初的10年,英国的木材资源供应已经非常短缺;到了18世纪初,英国森林覆盖率已下降到5%~10%,木材变成了一种战略储备资源,成为了一种限购限量的稀缺商品。
作为生活和生产都不可或缺的木炭,随着木材资源的严重缺乏,价格也越来越贵。一车爱尔兰装运的木炭,当地售价10磅,到伦敦一转手,就可以卖到17磅。
稀缺而昂贵的木炭,不但影响了人们的生活质量,也成了制约当时英国钢铁产量的主要因素。
在这种情况下,不管人们愿意不愿意,命运之手都将煤推上了英国的历史舞台。
到1603年,也就是女王伊丽莎白一世统治末期,煤已经成为英国最重要的燃料来源。
到1700年,无论在生产规模,还是在经济效益和社会影响力等方面,煤矿以其国民经济支柱产业的突出地位,成为了英国首屈一指的工业部门。
炼煤成焦:焦炭炼铁的发明,让英国快速进入了“钢铁时代”
木材严重缺乏而导致的燃料危机,为英国煤炭工业的发展提供了一个良好的契机。英国是煤炭储量最高的国家之一,当时,除了少量用作取暖做饭之外,煤炭作为燃料已在玻璃、制砖、酿酒、陶瓷等行业得到广泛应用。
不过一开始,煤炭并没有在冶铁业中大量运用,这是因为当时落后的技术难以解决以煤冶铁带来的种种问题。
比如:煤的气孔度小,透气性很差,加之硬度小,在炉内受热后容易碎,更使炉内料层凝结堵塞,从而影响正常冶炼。最要命的是,煤中含硫、含磷较高,会导致生铁的热脆性,使之无法锻造成形,严重影响生铁的质量。
用煤替代木炭来冶铁,这看起来十分简单,但这一过程却花费了大半个世纪的时间。期间许多人进行了各种尝试,其中最为著名的是英国铁厂主杜德利(1599~1684年),他一直在尝试用煤炭代替木炭来炼铁,不过始终没有取得实质性的成功。
后来,英国人发现把煤放在火上烤,烤制过程中能够把煤炭中的大部分杂质去除掉。终于在1709年,亚伯拉罕▪达比成功地将煤炼成焦炭,用这种焦炭炼出来的铁,质量就非常好。
有了焦炭,并且对焦炭炼铁实现了多次重大技术突破,特别是对鼓风设备的进一步改进,18世纪中期的英国便彻底摆脱了对木材的依赖,铁的产量由此大幅提高。
焦炭炼铁引发的冶铁革命,不仅拉动了英国煤矿业的进一步繁荣,也引发了钢铁业及相关行业的巨大发展。价廉质优的钢铁,使得各种新型的动力机械得以大规模生产和应用,同时,铁路、轮船和工程建筑领域的铁构件,也开始出现在人们的视野中。
至此,第一次工业革命全面开启,英国快速进入了“钢铁时代”。
动力机械:蒸汽机的大规模应用,把英国带入了“蒸汽时代”
蒸汽机作为动力机械被广泛应用,这是第一次工业革命最显著的标志。
不过,鲜为人知的是,蒸汽机的发明恰恰源于采煤的需要,也正是因为蒸汽机在煤炭开采中的作用,使其在很长一段时间内、几乎没有什么商业推广价值的情况下,得以生存下来,直到仪器修理工瓦特的出现。
英国是煤炭储量丰富的国家之一,探明储量约450亿吨,占世界的9.1%,煤质好,易开采,尤其是主要产煤区附近,无一例外都分布着河流,或紧靠海边,这种得天独厚的地理条件,让英国人能方便快捷地将煤炭送往全国各地。
16世纪末到17世纪后期,随着对煤炭需求量的增加,矿井也不断向地下更深处延伸。煤井越挖越深,巷道中的积水现象日益严重。如何高效排除矿井积水,一时间成为了煤矿开采中最棘手的问题。
煤炭开采面临的困境,促使许多人,如英国的帕潘、萨弗里、纽科门等,就如何利用动力机械安全高效排除矿井积水,进行了积极探索和大量试验。
在这种迫切需求下,1712年出现的第一代纽科门蒸汽机,就是用来带动水泵为矿井抽水的。不过,纽科门蒸汽机极其笨重,能耗极高,而且燃煤效率非常低,除了用来在矿井中抽水,无法推广到其他工业上。
后来,瓦特在修理一台坏了的纽科门蒸汽机时,进行了多项重大技术改进,设计出了体积更小、更便于使用的新式蒸汽机,其功效是纽科门蒸汽机的5倍,并且应用范围非常广,被人们称为"万能蒸汽机"。
有了取之不尽的廉价煤炭,钢铁工业随之突飞猛进;有了大量的钢铁,机器制造业便日益兴旺发达;有了各种动力机械,棉纺业和毛纺业如雨后春笋,得到了蓬勃发展;为了销售这些产品,铁路等运输业和海外贸易也得到了前所未有的快速发展。
到1830年,英国煤产量占世界煤产量的80%;到1848年,英国的铁产量比世界其他国家铁产量的总和还多;1850年英国国民生产总值为5.23亿英镑,20年后这个数字达到近10亿英镑;1860年前后,伦敦人口超过300万人,成为了当时世界上最大的城市。
而英国,也成为了当时世界的生产中心,被称为“世界的工厂”,它的市场和势力范围延伸到了全世界。
就这样,伴随着一次次历史的幸运,一个称霸世界100年的日不落帝国就此横空出世。
而这一切的改变,都是因为对煤的使用。(张文平)
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