Предимства и недостатъци на газификацията на въглищата

Когато обществото започна да възприема въглищата като източник на гориво, това донесе ползи от ефективността на промишлеността и производството заедно с проблемите, свързани с въздействието върху околната среда и безопасността. С напредването на науката и технологиите тези методи бяха усъвършенствани, за да отговорят на проблемите на безопасността. Разглеждането на процеса на газификация на въглищата като история, която има както положителни, така и отрицателни моменти, може да покаже истинската същност на това как се е случило.

Въпреки че учените са изследвали процеса на отделяне на газ от изгаряне на въглища от 1780 г., това ще отнеме до началото на 1900 г., когато процесите ще станат комерсиализирани за използване в различни индустрии в градовете в световен мащаб.

Превръщането на въглища в газ в процеса на газификация на въглищата датира от Англия от 19-ти век. През тези десетилетия добивачите на въглища използват процеси, които раздробяват въглища в присъствието на кислород и пара при високи температури, за да произвеждат газ.

До 60-те години на миналия век САЩ се издигнаха като индустриален гигант благодарение на мащабния добив на въглища процеси през планините Апалачи, средните западни прерии и дори каскадите и Скалисти планини.

Нацията застана като най-големият производител на въглища в света, но историята помни и по-тъмна страна на историята. Парни лопати, трактори и оборудване, използвани за добив на въглища, ерозираха почвата, докато железопътните линии, промишлените предприятия и домовете замърсяват градовете в цялата страна.

По-бедните общности разчитаха на по-евтини, по-мръсни въглища, които пряко използваха, докато елитният клас заможни семействата биха се възползвали от ползите от газа и електричеството, увеличавайки разделението между бедните и бедните богат. Работническата класа заля фабрики с неквалифицирани работници в опасни условия на труд, в резултат на което 20-ти век, десетки хиляди хора умират всяка година по железопътни линии, във фабрики и във въглищни мини себе си.

Индустриалният сектор, който се е възползвал от толкова ефективен начин да използва енергията на земята, показва тези обезпокоителни недостатъци заедно с предимствата на въгледобивната индустрия. Когато учените и инженерите измислиха методи за производство на въглищен газ за промишлени и икономически цели По-късно това ще премине към по-ефективни техники като нефт и синтетичен природен газ производство.

Докато хората разбираха предимствата и предимствата на газификацията на въглищата, те създадоха тези иновации, за да отговорят на техните нужди. Това е под формата на по-големи растения и открития на повече резервоари за въглища в земята. Мащабирането, за да стигнем до мястото, където днес е газификацията на въглищата, не беше толкова просто.

Недостатъците и предимствата на газификацията на въглищата предизвикаха реакции на заинтересовани граждани и правителства чрез трудов активизъм, като стачки и обединяване. Нови разпоредби и институции, като например как президентът на САЩ Теодор Рузвелт иска увеличаване на държавния надзор върху бизнес предприятията, се разпространяват в цялата страна в началото на 1900-те. Работодателите се изправиха срещу исканията на работниците от средната класа за по-добри условия на труд, наред с по-разумно работно време и заплати. Индустриализацията доведе до прогресивна реформа чрез тези предизвикателства на труда.

До началото на 20-ти век в САЩ и Обединеното кралство настъпват нови постижения. Преобразуването на въглища в газ с използване на газови твърди реакции включва предимно реакцията на въглерода във въглищата с пара при налягане под 10 MPa и температури над 750 ° C.

В процеса на газификация на въглищата ще се получат водород, амоняк, метанол и въглеводороди и те също се използват с пара за създаване на синтетичен природен газ (SNG). Тези реакции биха произвели синтетични газове, обикновено съставени от въглероден оксид (CO) и водороден газ (H₂).

Към 30-те години на миналия век също се вкоренява подземната газификация на въглища (UCG). UCG по-специално използва метод за циркулация на газификационни агенти като въздух, кислород и вода в самите въглища. Този процес превръща въглищата в полезни газове от самите въглища, без да е необходимо да се добива материалът.

За да започнат тези ендотермични реакции, ще се наложи влагане на топлина чрез използване на източник на топлина от друг процес или изгаряне на част от самите въглища. Топлината, отделяна от газовете, може да задвижва двигателите или да се използва за създаване на химически продукти, някои от които ще бъдат транспортирани до повърхността на Земята от мините с по-малко необходим начален капитал, по-ниски оперативни разходи и по-малко строителство време.

Практическите приложения на UCG обаче бяха и продължават да бъдат ограничавани от липсата на количествени познания за самия химичен процес. И все пак инженерите се възползваха от размера на кухината, използван за задържане на въглищата, за да максимизират топлинната енергия освободен чрез разбиране на пропускливостта на материала на кухината, без кухината да се разпада себе си.

Напредъкът в газификацията на въглищата през историята би гарантирал, че положителните страни ще надвишат негативите на въглищата, тъй като те ще бъдат използвани във всички приложения. Реформите чрез политически, социални и други сфери биха накарали производителите да вземат предвид човешкия труд като капиталов ресурс в икономиката за предотвратяване на разходи за човешкия живот заедно с напредъка в науката и технологиите.

Напредъкът ще дойде с конфликти като клането в Лудлоу през 1914 г. в южната част на Колорадо, при което Националната гвардия на Колорадо уби 18 мъже, жени и деца, докато миньорите бяха в стачка.

До 30-те години полевите изпитания за най-добрите начини за използване на въглища за производство на пара започват да се разпространяват по цялата планета. СССР беше пионер в технологиите през 30-те години на миналия век и скоро те се разпространиха във Великобритания, Испания, Китай, Белгия и САЩ през следващите десетилетия. Проучванията за осъществимост, които изследователите са направили, са се опитали да се възползват от въглищата за подобряване на ефективността и ефективността.

В отговор на недостига на природен газ през 70-те и 80-те години на миналия век изследователите експериментираха с използването на други такива газове като въздух или въглероден диоксид и това би довело до използването на водороден газ заедно с високи температури с катализатор.

Методите за газификация на въглищата също се стремят да премахнат примесите като сяра и живак от въглищата, за да го направят по-ефективен източник на енергия. Тези методи за по-ефективно използване на енергията водят до рециклиране на пепелта от газификация на въглища в конкретен агрегат, вместо да се изпращат на сметище.

Комбинираните цикли използват парата, генерирана от газификация на въглища, за захранване на втори генератор и работят с ефективност 45-50%, скорост 10-15% по-висока от традиционните производствени предприятия. Комбинираният цикъл би намалил емисиите на въглероден диоксид и би довел до още по-икономични развития, като отделяне на въглеродния диоксид от другите произведени газове.

Иновациите в процеса на газификация на въглищата се стремят да направят подобрения на всяка стъпка. Определянето на подходящата температура, при която трябва да работи газификаторът, би накарало изследователите да наблюдават външната обвивка на газификаторните камери, използвайки инфрачервени камери.

След това те биха могли да анализират температурата, като използват непрекъснат източник на температурни данни, заедно с други фактори като формата на газификаторите и използваните материали. Понастоящем технологията на производителя Pepperl + Fuchs използва системи от до 13 камери във всеки газификатор, за да запише това.

Тези постижения показват как обществото може да претегли добрите и лошите неща за въглищата през цялата история.