石炭ガス化の長所と短所

社会が石炭を燃料源として受け入れ始めたとき、それは環境への影響と安全性の懸念の問題とともに、産業と製造に効率の利益をもたらしました。 科学技術が進歩するにつれて、これらの方法は安全上の懸念に対処するために洗練されました。 石炭のガス化プロセスをポジティブとネガティブの両方を持った物語として見ることは、それがどのように起こったかの本質を示すことができます。

科学者たちは1780年以来、石炭の燃焼からガスを放出するプロセスを研究してきましたが、 プロセスが都市の業界全体で使用するために商業化される1900年代初頭 世界的に。

石炭ガス化プロセスで石炭をガスに変換するのは、19世紀のイギリスにまでさかのぼります。 これらの数十年の間、採炭業者は、酸素と蒸気の存在下で高温で石炭を粉砕してガスを生成するプロセスを使用していました。

1860年代までに、米国は大規模な採炭のおかげで産業の巨人として台頭しました。 アパラチア山脈、中西部の大草原、さらにはカスケード山脈を越えたプロセス ロッキーズ。

国は世界最大の石炭生産国でしたが、歴史は物語の暗い側面も覚えています。 石炭採掘に使用される蒸気シャベル、トラクター、設備が土壌を侵食し、鉄道、産業プラント、住宅が全国の都市を汚染しました。

貧しいコミュニティは、エリート階級の裕福な人々が直接使用した、より安価で汚れた石炭に依存していました。 家族はガスと電気の恩恵から利益を得て、貧しい人々と リッチ。 労働者階級は危険な労働条件で未熟練労働者で工場を氾濫させ、 20世紀には、毎年何万人もの人々が鉄道、工場、炭鉱で亡くなりました。 自分自身。

地球のエネルギーを利用するそのような効果的な方法で利益を得た産業部門は、石炭産業の利点とともにこれらの厄介な欠点を示しました。 科学者やエンジニアが産業用および経済用の石炭ガスを生産する方法を思いついたとき 目的のために、これは後で石油や合成天然ガスなどのより効果的な技術に進むでしょう 製造。

人々が石炭ガス化の利点と利点を理解したとき、彼らは彼らのニーズに合うようにこれらの革新を生み出しました。 これは、より大きな植物と地球内のより多くの石炭貯留層の発見の形をとりました。 しかし、今日の石炭ガス化が行われている場所に到達するためのスケールアップはそれほど簡単ではありませんでした。

石炭ガス化の不利な点と利点は、ストライキや組合化などの労働運動を通じて、関係する市民や政府からの対応を促した。 米国大統領セオドア・ルーズベルトが企業に対する政府の監督の強化をどのように望んでいたかなどの新しい規制や制度は、1900年代初頭に全国に広がりました。 雇用主は、より合理的な労働時間と給与に加えて、より良い労働条件を求める中産階級の労働者の要求に立ち向かった。 工業化は、これらの労働の課題を通じて進歩的な改革をもたらしました。

20世紀初頭までに、米国と英国ではさらに進歩が見られました。 気固反応を使用して石炭をガスに変換することは、主に、石炭中の炭素と、10MPa未満の圧力および750°Cを超える温度での蒸気との反応を特徴としていました。

石炭のガス化プロセスでは、水素、アンモニア、メタノール、および炭化水素が生成され、それらは蒸気とともに使用されて合成天然ガス（SNG）が生成されました。 これらの反応により、一般に一酸化炭素（CO）と水素ガス（H）で構成される合成ガスが生成されます。₂).

1930年代までに、地下石炭ガス化（UCG）も定着しました。 特にUCGは、空気、酸素、水などのガス化剤を石炭自体に循環させる方法を使用していました。 このプロセスは、材料を採掘する必要なしに、石炭を石炭自体から有用なガスに変換しました。

別のプロセスからの熱源を使用するか、石炭自体の一部を燃焼させることによってこれらの吸熱反応を開始するには、熱の入力が必要になります。 ガスから放出される熱は、エンジンに動力を供給したり、化学製品を作成するために使用されたりする可能性があり、その一部は輸送されます。 必要な初期資本が少なく、運用コストが低く、建設が少ない鉱山から地表まで 時間。

ただし、UCGの実際のアプリケーションは、化学プロセス自体の定量的知識がないために制約され続けています。 それでも、エンジニアは、熱エネルギーを最大化するために、石炭を収容するために使用される空洞サイズを利用しました 空洞を崩壊させることなく空洞材料の透過性を理解することによって放出される 自体。

歴史を通しての石炭ガス化の進歩は、アプリケーション全体で使用されるため、石炭のプラスがマイナスを上回ることを保証します。 政治的、社会的、その他の領域を通じた改革により、製造業者は人間の労働を考慮に入れるようになります 科学技術の進歩とともに人命へのコストを防ぐための経済の資本資源として。

進歩は、コロラド州南部での1914年のラドロー虐殺のような紛争を伴うだろう。そこでは、コロラド州の国家警備隊が鉱山労働者のストライキ中に18人の男性、女性、子供を殺した。

1930年代までに、蒸気の生成に石炭を使用する最良の方法を求める実地試験が地球全体に広がり始めていました。 ソ連は1930年代までに技術を開拓し、その後数十年ですぐに英国、スペイン、中国、ベルギー、米国に広がりました。 研究者が実施した実現可能性調査では、効率と有効性を向上させるために石炭を利用しようとしました。

1970年代と1980年代までの天然ガスの不足に対応して、研究者は次のような他のガスを使用して実験しました 空気または二酸化炭素として、そしてこれは触媒と一緒に高温と一緒に水素ガスの使用につながるでしょう。

石炭ガス化法はまた、石炭から硫黄や水銀などの不純物を除去して、石炭をより効率的なエネルギー源にすることを目指しました。 エネルギーをより効率的に使用するこれらの方法は、石炭ガス化からの灰を埋め立て地に送るのではなく、コンクリート骨材にリサイクルすることにつながります。

コンバインドサイクルは、石炭ガス化から生成された蒸気を使用して2番目の発電機に電力を供給し、45〜50％の効率で動作します。これは、従来の製造プラントよりも10〜15％高い速度です。 コンバインドサイクルは二酸化炭素排出量を削減し、生成される他のガスから二酸化炭素を分離するなど、さらに経済的な開発につながります。

石炭ガス化のプロセスにおける革新は、各段階で改善を行うことを目指してきました。 ガス化装置が作動する適切な温度を決定することで、研究者は赤外線カメラを使用してガス化装置チャンバーの外殻を監視することになります。

次に、ガス化装置の形状や使用される材料などの他の要因とともに、温度データの連続ソースを使用して温度を分析できます。 メーカーPepperl + Fuchsの技術は現在、これを記録するために各ガス化装置で最大13台のカメラのシステムを使用しています。

これらの進歩は、社会が歴史を通じて石炭の良い点と悪い点をどのように比較検討できるかを示しています。