Fordele og ulemper ved kulforgasning

Da samfundet begyndte at omfavne kul som en kilde til brændstof, bragte det fordele ved effektivitet til industrien og fremstillingen sammen med problemer med miljøeffekter og sikkerhedsproblemer. Efterhånden som videnskab og teknologi skred frem, blev disse metoder raffineret for at imødegå sikkerhedsmæssige problemer. Ser man på kulgasforgasningsprocessen som en historie, der både har positive og negative, kan vise den sande natur, hvordan det skete.

Selvom forskere havde studeret processen med at udstede gas fra forbrænding af kul siden 1780, ville det tage indtil i begyndelsen af ​​1900'erne, hvor processerne blev kommercialiseret til brug på tværs af industrier i byer i hele verden.

Konvertering af kul til gas i kulforgasningsprocessen går tilbage til England fra det 19. århundrede. I løbet af disse årtier brugte kulminearbejdere processer, der knuste kul i nærvær af ilt og damp ved høje temperaturer til at producere gas.

I 1860'erne var USA rejst som en industriel kæmpe takket være kulminedrift i stor skala processer på tværs af Appalachian Mountains, Midwestern prairies og endda Cascades og Rockies.

Nationen stod som den største producent af kul i verden, men historien husker også en mørkere side af historien. Dampskovle, traktorer og udstyr brugt til kulminedrift eroderet jorden, mens jernbaner, industrianlæg og hjem forurenede byer over hele landet.

Fattigere samfund påberåbte sig billigere, snavset kul, som de direkte brugte, mens de var velhavende eliteklasser familier ville drage fordel af fordelene ved gas og elektricitet og øge kløften mellem de fattige og de rig. Arbejderklassen oversvømmede fabrikker med ufaglærte arbejdere under farlige arbejdsforhold, hvilket resulterede i, af I det 20. århundrede døde titusinder af mennesker hvert år på jernbaner, på fabrikker og i kulminer dem selv.

Den industrielle sektor, der havde draget fordel af en så effektiv måde at udnytte jordens energi på, viste disse besværlige ulemper sammen med fordelene ved kulindustrien. Da forskere og ingeniører kom på metoder til at producere kulgas til industriel og økonomisk formål, ville dette senere udvikle sig til mere effektive teknikker såsom olie og syntetisk naturgas produktion.

Da folk forstod fordelene og fordelene ved forgasning af kul, skabte de disse innovationer, der passer til deres behov. Dette tog form af større planter og opdagelserne af flere kulreservoirer i jorden. Skalering op for at komme til, hvor kulforgasning er i dag, var dog ikke så ligetil.

Ulemperne og fordelene ved kulforgasning førte til reaktioner fra berørte borgere og regeringer gennem arbejdskraftsaktivisme såsom strejker og fagforening. Nye regler og institutioner, såsom hvordan den amerikanske præsident Theodore Roosevelt ønskede en forøgelse af regeringstilsynet over forretningsvirksomheder spredt over hele landet i begyndelsen af ​​1900'erne. Arbejdsgivere stod på deres hold mod middelklassearbejdernes krav om bedre arbejdsforhold sammen med mere rimelig arbejdstid og lønninger. Industrialisering bragte en progressiv reform gennem disse udfordringer med arbejdskraft.

I begyndelsen af ​​det 20. århundrede tog flere fremskridt fod i Forenede Stater og Det Forenede Kongerige. Omdannelse af kul til gas ved anvendelse af gasfaste reaktioner fremhævede primært reaktionen af ​​kulstof i kul med damp ved tryk under 10 MPa og temperaturer over 750 ° C.

Kulforgasningsprocessen ville producere brint, ammoniak, methanol og kulbrinter, og de blev også brugt med damp til at skabe syntetisk naturgas (SNG). Disse reaktioner ville producere syntetiske gasser, der generelt er sammensat af kulilte (CO) og hydrogengas (H₂).

I 1930'erne slog også underjordisk kulforgasning (UCG) rod. UCG anvendte især en metode til at cirkulere forgasningsmidler som luft, ilt og vand ind i selve kulet. Denne proces omdannede kul til nyttige gasser fra selve kulet uden at skulle bryde materialet.

Det ville tage et input af varme for at starte disse endotermiske reaktioner ved at bruge en varmekilde fra en anden proces eller afbrænde en del af selve kulet. Varmen fra gasserne kunne drive motorer eller bruges til at skabe kemiske produkter, hvoraf nogle ville blive transporteret til jordens overflade fra minerne med mindre startkapital nødvendig, lavere driftsomkostninger og mindre konstruktion tid.

Men praktiske anvendelser af UCG var og er stadig begrænset af fraværet af kvantitativ viden om selve den kemiske proces. Alligevel udnyttede ingeniører hulrumsstørrelsen, der blev brugt til at indeholde kul for at maksimere varmeenergien frigivet ved at forstå hulmaterialets permeabilitet uden at hulrummet er gået i opløsning sig selv.

Fremskridt med kulforgasning gennem historien ville sikre, at de positive opvejer negativerne af kul, da det ville blive brugt på tværs af applikationer. Reformerne gennem politiske, sociale og andre områder ville få producenterne til at tage hensyn til menneskelig arbejdskraft som en kapitalressource i økonomien for at forhindre omkostninger for menneskeliv sammen med fremskridt inden for videnskab og teknologi.

Fremskridtene ville komme med konflikter som Ludlow-massakren i 1914 i det sydlige Colorado, hvor Colorado National Guard dræbte 18 mænd, kvinder og børn, mens minearbejdere var i strejke.

I 1930'erne begyndte feltforsøg med de bedste måder at bruge kul til fremstilling af damp på at sprede sig over planeten. Sovjetunionen havde været banebrydende for teknologier i 1930'erne, og de spredte sig snart til Storbritannien, Spanien, Kina, Belgien og USA i de kommende årtier. Forundersøgelserne, som forskere udførte, forsøgte at drage fordel af kul for at forbedre effektiviteten og effektiviteten.

Som reaktion på mangel på naturgas i 1970'erne og 1980'erne eksperimenterede forskere med at bruge andre sådanne gasser som luft eller kuldioxid, og dette ville føre til brugen af ​​brintgas sammen med høje temperaturer med en katalysator.

Kulforgasningsmetoder forsøgte også at fjerne urenheder som svovl og kviksølv fra kul for at gøre det til en mere effektiv energikilde. Disse metoder til at bruge energi mere effektivt fører til at genbruge asken fra kulforgasning til et betonaggregat snarere end at sende det til en losseplads.

Kombinerede cyklusser brugte dampen genereret fra kulforgasning til at drive en anden generator og fungere ved 45-50% effektivitet, en hastighed 10-15% højere end traditionelle produktionsanlæg. Den kombinerede cyklus ville reducere kuldioxidemissionen og føre til endnu mere økonomisk udvikling såsom at adskille kuldioxid fra de andre producerede gasser.

Innovationer i processen med kulforgasning har forsøgt at foretage forbedringer på hvert trin. Bestemmelse af den passende temperatur, hvor en forgasser skal fungere, vil få forskere til at overvåge den ydre skal af forgasserkamre ved hjælp af infrarøde kameraer.

De kunne derefter analysere temperaturen ved hjælp af en kontinuerlig kilde til temperaturdata sammen med andre faktorer såsom formen på forgassere og de anvendte materialer. Teknologi fra producenten Pepperl + Fuchs bruger i øjeblikket systemer med op til 13 kameraer i hver forgasser til at optage dette.

Disse fremskridt viser, hvordan samfundet kan veje de gode ting og dårlige ting ved kul gennem historien.