煤作为人类重要的能源使用已有数百年历史,尤其在英国工业革命前夕,煤炭燃料的管理与改良成为推动社会变革的重要因素之一。1590年代,英国开始出现煤球(或煤砖)的使用尝试,这种由煤尘与泥土混合制成的燃料以减少燃烧时的烟雾和提高热效而被推崇。然而,尽管煤球在理论上和实践中均显示出诸多优点,它在英国市场的普及却始终未能成功,令人不禁探寻背后的原因。 探索煤球的发明历史,我们首先得关注一位鲜为人知的关键人物——尼古拉斯·罗梅罗。他出身于西班牙哈布斯堡家族统治下的意大利,很可能是那不勒斯人,参与过地中海沿岸的多场军事活动并掌握了当时先进的土耳其军事技术。罗梅罗辗转于意大利米兰、低地国家和英格兰,身处宗教冲突和战争的漩涡中,最终投身英国阵营,与英格兰发明家休·普拉特密切合作,传递了煤球制造技艺以及许多其他技术创新给英国社会。
罗梅罗不仅引入煤球技术,还向英国普及了意大利面制作、保存技术与军事防御沙袋等多项发明,对英国科技进步产生了深远影响。 然而,煤球技术虽屡次展示其节能与环保优势,却始终难以获得投资赞助和官方支持。休·普拉特数次推动专利申请和官方征税以换取发明权利报酬,试图调动资金促进煤球普及,但屡遭冷遇。技术的易复制性使得专利难以有效执行,战争财政紧张又抑制了新技术的投入。再加上煤球制造劳动密集,生产成本较高,导致普通用户难以负担其额外开销。 政治经济因素之外,煤炭本身的性质也对煤球的普及构成制约。
煤球的原料往往是煤尘或小块煤,掺杂泥土或黏土以帮助成型,这种做法在煤炭产区尤为常见。例如比利时列日、德国亚琛、爱尔兰莱因斯特以及英国威尔士和彭宁山脉等地,煤球普遍使用,主要是因为当地生产的高质烟煤(无烟煤,通常称为石煤)大量出口,而廉价的煤尘则在本地作为燃料被加工使用。当地煤尘价格低且运输困难,使煤球成为经济合理的选择。相比之下,伦敦及英格兰其他地区进口的煤炭多以高质量大块煤为主,煤尘稀少且价格相对高昂,费力制作煤球并不经济,难以形成有效市场。 科学家与热力学先驱如本杰明·汤普森(拉姆福德勋爵)等人早已实证煤球在热效益和减少烟尘方面的优点。他们指出传统煤炭燃烧时大量燃料随烟雾流失,煤球则能促进煤尘充分燃烧,将热量发挥到最大。
尽管如此,煤球依旧未能在英国广泛接受。最根本的原因是当时煤炭价格相对低廉,且劳动力需求旺盛、工资水平提高,令煤球生产成为高成本且难以推广的技术。同时,煤球的无烟效果虽可满足部分有钱阶层的需求,却无法摆脱燃烧时的硫磺异味,令其在品质上还难以超越诸如木炭等传统燃料。 进入18世纪至19世纪,随着工业化推进,煤炭供应日益充足且运输能力增强,煤尘制造煤球的需求反而减少。然而,制造煤球的技术并非一蹶不振。随着机械化压制技术的引入,特别是1860年代比利时和法国形成了煤球产业,产品质量和工艺均有提高。
但这些煤球仍主要出口海外,远销价格较高的煤炭缺乏地,说明英国本土市场结构与煤炭价格体系令煤球难以立足。 另一个未被充分解决的技术难题是煤的化学性质。早在17世纪,发明家西蒙·斯特茨万特尝试用机械方法制造管状煤砖,并谋求用煤代替木炭进行炼铁。虽然他力图将煤加工成为类似木炭的燃料,并减少煤中的有害杂质,但实质上的化学成分依然未变,煤的高硫含量限制了其在金属冶炼中的应用。只有后来通过焦炭生产,才真正解决了这一难题,开启了煤与工业革命深度融合的进程。 从历史的经验来看,煤球的失败并非技术本身的缺陷,而是经济条件、劳动力市场、燃料供应结构和煤炭品质等多重因素交织的结果。
煤球在煤尘丰富且煤价差距大的内陆煤区意义重大,是当地贫困阶层节省燃料的关键手段。但在大城市及煤炭供应链完善区域,高质量大块煤的价格与供应优势抑制了煤球需求。 此外,煤球制造劳动密集的特点决定了其在经济活跃、劳动市场紧张时期难以推广。相反,战争、煤炭运输受阻、气候寒冷等引发的燃料短缺时期,煤球便会成为应急节能手段。历史记载表明,每当燃料和就业形势恶化时,煤球便会短暂流行,并被舆论和政府倡导,但不久后又因市场回稳而淡出人们视野。 今日回望这一段煤球历史,可见技术创新与推广成功密切关联于市场机制和社会需求的匹配。
煤球作为一项跨世纪的技术创新,其历经数百年仍未能广泛普及,正反映出技术之外的制度、经济和文化因素对新发明的决定性影响。煤球历程为理解工业革命前后能源转换提供了珍贵的视角,也启示现代社会面对能源转型时需综合考虑科技应用与环境、经济的系统互动。从煤尘到焦炭,煤炭燃料的变迁始终伴随着技术进步与市场力量的博弈。煤球的起落,正是这一历史图景中的一页独特篇章。