Söe gaasistamise eelised ja puudused

Kui ühiskond hakkas kasutama kivisütt kütuseallikana, tõi see tööstusele ja tootmisele tõhususe eeliseid koos keskkonnamõjude ja ohutusprobleemidega. Teaduse ja tehnika edenedes viimistleti neid meetodeid ohutusprobleemide lahendamiseks. Kui vaadata söe gaasistamisprotsessi kui lugu, millel on nii positiivseid kui ka negatiivseid külgi, võib see näidata, kuidas see juhtus.

Ehkki teadlased olid söe põletamisel gaasi eraldamise protsessi uurinud alates 1780. aastast, kuluks selleks kuni 1900-ndate aastate alguses, kui protsessid hakati turustama linnade tööstusharudes kasutamiseks kogu maailmas.

Kivisöe gaasiks muundamine söe gaasistamisprotsessis pärineb 19. sajandi Inglismaalt. Nendel aastakümnetel kasutasid söekaevandajad gaasi tootmiseks protsesse, mis purustasid kõrgel temperatuuril hapniku ja auru juures söe.

1860. aastateks oli USA tänu ulatuslikule söekaevandusele tõusnud tööstushiiglasena protsessid üle Appalachi mägede, Kesk-Lääne preeriate ja isegi Kaskaadide ja Rockies.

Rahvas seisis maailma suurima söetootjana, kuid ajalugu mäletab ka loo tumedamat külge. Söekaevanduses kasutatavad aurukühvlid, traktorid ja seadmed erodeerisid mulda, samal ajal kui raudteed, tööstusettevõtted ja kodud reostasid linnu üle kogu riigi.

Vaesemad kogukonnad lootsid odavamale, räpasemale kivisöele, mida nad jõukate eliitklassi ajal otseselt kasutasid perekonnad teeniksid ära gaasi ja elektri eeliseid, suurendades vahe ja vaeste vahelist lõhet rikas. Töölisklass uputas tehaseid ohtlike töötingimuste korral lihttöölistega, mille tagajärjel 20. sajandil suri raudteedel, tehastes ja söekaevandustes igal aastal kümneid tuhandeid inimesi ise.

Tööstussektor, kes oli nii tõhusalt kasutanud maa energia kasutamist, näitas neid murettekitavaid puudusi koos söetööstuse eelistega. Kui teadlased ja insenerid mõtlesid välja meetodid söegaasi tootmiseks tööstuse ja majanduse jaoks eesmärkidel läheks see hiljem tõhusamate tehnikateni, nagu nafta ja sünteetiline maagaas tootmine.

Kuna inimesed mõistsid söe gaasistamise eeliseid ja eeliseid, lõid nad need uuendused vastavalt oma vajadustele. See toimus suuremate taimede kujul ja avastati rohkem maakera söehoidlaid. Suurendamine, et jõuda sinna, kus praegu on söe gaasistamine, polnud siiski nii lihtne.

Söe gaasistamise puudused ja eelised põhjustasid asjaomastelt kodanikelt ja valitsustelt vastuseid tööaktivismi, näiteks streikide ja ametiühingusse astumise kaudu. Uued määrused ja institutsioonid, näiteks kuidas USA president Theodore Roosevelt soovis valitsuse järelevalve suurendamist äriettevõtete üle, levisid 1900. aastate alguses üle kogu riigi. Tööandjad seisid vastu keskklassi töötajate nõudmistele paremate töötingimuste ning mõistlikuma tööaja ja palga kõrval. Industrialiseerimine tõi nende tööjõuprobleemide kaudu järkjärgulise reformi.

20. sajandi alguseks jõudis rohkem edusamme Ameerika Ühendriikides ja Ühendkuningriigis. Kivisöe muundamine gaasiks tahkete gaasireaktsioonide abil hõlmas peamiselt kivisöes oleva süsiniku reageerimist auruga rõhul alla 10 MPa ja temperatuuril üle 750 ° C.

Söe gaasistamisprotsess toodaks vesinikku, ammoniaaki, metanooli ja süsivesinikke ning neid kasutati auruga ka sünteetilise maagaasi (SNG) loomiseks. Need reaktsioonid tekitaksid sünteetilisi gaase, mis koosnevad tavaliselt süsinikmonooksiidist (CO) ja vesinikgaasist (H₂).

1930. aastateks juurdus ka söe maa-alune gaasistamine (UCG). Eelkõige kasutas UCG meetodit gaasistamisainete, näiteks õhu, hapniku ja vee ringlemiseks kivisöe enda sisse. Selle protsessi käigus muudeti kivisüsi söest endast kasulikeks gaasideks, ilma et oleks vaja materjali kaevandada.

Nende endotermiliste reaktsioonide alustamiseks oleks vaja soojust, kasutades selleks mõne muu protsessi soojusallikat või põletades osa söest. Gaaside eraldatav soojus võib töötada mootorites või kasutada keemiatoodete loomiseks, millest osa transporditakse kaevandustest Maa pinnale, kus on vaja vähem algkapitali, madalamaid tegevuskulusid ja vähem ehitustöid aeg.

Kuid UCG praktilisi rakendusi piiras ja piirab endiselt kvantitatiivsete teadmiste puudumine keemilise protsessi enda kohta. Sellegipoolest kasutasid insenerid soojusenergia maksimeerimiseks ära süvendi sisaldamiseks kasutatud õõnsuse suurust vabastatakse õõnsuse materjali läbilaskvuse mõistmisel ilma õõnsuse lagunemiseta ise.

Söe gaasistamise edusammud läbi ajaloo tagaksid, et positiivsed kaaluksid üles söe negatiivsed küljed, kuna seda kasutataks rakendustes. Reformid poliitiliste, sotsiaalsete ja muude valdkondade kaudu viiksid tootjad inimtööjõudu arvestama majanduse kapitalivahendina, et vältida teaduse ja tehnoloogia arenguga inimelule kulusid.

Edusammud kaasneksid selliste konfliktidega nagu 1914. aasta Colorado lõunaosas toimunud Ludlowi veresaun, kus Colorado rahvuskaart tappis kaevurite streigi ajal 18 meest, naist ja last.

1930. aastateks hakkasid kogu planeedil levima väliuuringud parimate võimaluste kohta söe kasutamisel auru tootmisel. NSV Liit oli tehnoloogiate eestvedajaks 1930. aastateks ja peagi levis see järgmistel aastakümnetel Suurbritanniasse, Hispaaniasse, Hiinasse, Belgiasse ja USA-sse. Teadlaste teostatavusuuringute eesmärk oli kasutada söe tõhusust ja tõhusust.

Vastuseks maagaasipuudusele 1970. ja 1980. aastatel katsetasid teadlased teiste gaaside kasutamist õhu või süsinikdioksiidina ja see tooks kaasa gaasilise vesiniku kasutamise kõrgel temperatuuril koos katalüsaatoriga.

Söe gaasistamismeetoditega püüti söest eemaldada ka lisandeid nagu väävel ja elavhõbe, et muuta see tõhusamaks energiaallikaks. Need energiakasutuse meetodid viivad söe gaasistamisel tekkiva tuha taaskasutusse suunamiseni betooni asemel, mitte prügilasse suunamiseni.

Kombineeritud tsüklites kasutati söe gaasistamisel tekkivat auru teise generaatori sisselülitamiseks ja töötati 45–50% -lise efektiivsusega, mis on 10-15% kõrgem kui traditsioonilistes tootmisettevõtetes. Kombineeritud tsükkel vähendaks süsinikdioksiidi heitkoguseid ja tooks kaasa veelgi säästlikuma arengu, näiteks süsinikdioksiidi eraldamine muudest toodetud gaasidest.

Söe gaasistamisprotsessi uuendused on püüdnud teha parandusi igal sammul. Sobiva temperatuuri kindlaksmääramine, kus gaasistaja peaks töötama, viiks teadlased infrapunakaamerate abil gaasikambrite väliskesta jälgimisele.

Seejärel saaksid nad temperatuuri analüüsida, kasutades pidevat temperatuuriandmete allikat koos muude teguritega, nagu näiteks gaasistite kuju ja kasutatud materjalid. Tootja Pepperl + Fuchsi tehnoloogia kasutab selle salvestamiseks praegu süsteeme, milles on igas gaasimehhanismis kuni 13 kaamerat.

Need edusammud näitavad, kuidas ühiskond saab läbi ajaloo kaaluda söe häid ja halbu külgi.