როდესაც საზოგადოებამ ნახშირის, როგორც საწვავის წყაროს მიღება დაიწყო, ეს ეფექტურობის სარგებელს მოუტანდა მრეწველობასა და წარმოებას, ასევე პრობლემებს გარემოზე და უსაფრთხოებაზე. მეცნიერებისა და ტექნოლოგიის პროგრესირებასთან ერთად, ეს მეთოდები დაიხვეწა უსაფრთხოების პრობლემების გადასაჭრელად. ნახშირის გაზიფიკაციის პროცესს, როგორც სიუჟეტს, რომელსაც აქვს როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი მხარე, შეიძლება ნახოთ თუ როგორ მოხდა ეს ნამდვილი ხასიათი.
ქვანახშირის გაზიფიკაციის ისტორია
მიუხედავად იმისა, რომ 1780 წლიდან მეცნიერებმა შეისწავლეს ნახშირის გამოწვის პროცესი, ეს გაგრძელდებოდა მანამდე 1900-იანი წლების დასაწყისში, როდესაც პროცესები კომერციალიზებული იქნებოდა ქალაქებში მრეწველობაში გამოყენებისთვის მსოფლიოში.
ქვანახშირის გაზზე გადაყვანა ნახშირის გაზიფიკაციის პროცესში მე -19 საუკუნის ინგლისიდან იწყება. ამ ათწლეულების განმავლობაში, ქვანახშირის მომპოვებლები იყენებდნენ პროცესებს, რომლებიც ანადგურებდნენ ნახშირს მაღალ ტემპერატურაზე ჟანგბადის და ორთქლის არსებობისას, გაზის წარმოებისთვის.
1860-იანი წლებისთვის შეერთებულმა შტატებმა მოიპოვა ინდუსტრიული გიგანტი მასშტაბური ქვანახშირის მოპოვების წყალობით პროცესები აპალაჩის მთების გადაღმა, შუადასავლეთის პრერიები და კასკადებიც კი და კლდეები.
ქვანახშირის ნაკლოვანებები და უპირატესობები
ერი წარმოადგენდა ქვანახშირის უდიდეს მწარმოებელს მსოფლიოში, მაგრამ ისტორიას ასევე ახსოვს ამბის ბნელი მხარე. ორთქლის ნიჩბებმა, ტრაქტორებმა და მოწყობილობებმა ნახშირის მოპოვებაში გამოიყენეს ნიადაგი, ხოლო რკინიგზამ, სამრეწველო საწარმოებმა და სახლებმა დაბინძურეს ქვეყნის მასშტაბით მდებარე ქალაქები.
ღარიბი თემები ენდობოდნენ უფრო იაფ, ბინძურ ნახშირს, რომელსაც ისინი პირდაპირ იყენებდნენ მდიდარი ელიტის კლასის დროს ოჯახები ისარგებლებდნენ გაზისა და ელექტროენერგიის სარგებლობით, გაზრდის გაყოფას ღარიბებსა და ღარიბებს შორის მდიდარი მუშათა კლასმა დატბორა არაკვალიფიციური მუშაკებით საშიში სამუშაო პირობების მქონე ქარხნები, რის შედეგადაც მე -20 საუკუნეში ყოველწლიურად ათიათასობით ადამიანი იღუპებოდა რკინიგზაზე, ქარხნებსა და ნახშირის მაღაროებში თვითონ.
ინდუსტრიულმა სექტორმა, რომელსაც დედამიწის ენერგიის ათვისების ასეთი ეფექტური გზა ჰქონდა მოგება, აჩვენა ეს პრობლემური უარყოფითი მხარეები ქვანახშირის ინდუსტრიის უპირატესობებთან ერთად. როდესაც მეცნიერებმა და ინჟინრებმა მოიფიქრეს ნახშირის გაზის წარმოება სამრეწველო და ეკონომიკური მიზნების მისაღწევად, ეს მოგვიანებით გადავა უფრო ეფექტურ ტექნიკაში, როგორიცაა ნავთობი და სინთეზური ბუნებრივი გაზი წარმოება.
როგორც ხალხს ესმოდა ნახშირის გაზიფიკაციის სარგებელი და უპირატესობები, მათ შექმნეს ეს ინოვაციები მათი საჭიროებების შესაბამისად. ამან მიიღო უფრო დიდი მცენარეებისა და დედამიწაზე ნახშირის მეტი რეზერვუარების აღმოჩენა. მასშტაბის ასვლა, სადაც დღეს ნახშირის გაზიფიკაციაა, არც ისე მარტივი იყო.
ქვანახშირის გაზიფიკაციის უარყოფითმა მხარეებმა და უპირატესობებმა გამოიწვია რეაგირება დაინტერესებული მოქალაქეებისა და მთავრობების მხრიდან შრომითი აქტივობის საშუალებით, როგორიცაა გაფიცვა და გაერთიანება. ახალი რეგულაციები და ინსტიტუტები, მაგალითად, თუ როგორ სურდა აშშ-ს პრეზიდენტს თეოდორ რუზველტს სამთავრობო ზედამხედველობის გაზრდა ბიზნეს საწარმოებზე, რომელიც მთელ ქვეყანაში გავრცელდა 1900-იანი წლების დასაწყისში. დამსაქმებლები წინააღმდეგი იყვნენ საშუალო კლასის მუშაკების მოთხოვნებისა უკეთესი სამუშაო პირობების და უფრო გონივრული სამუშაო საათებისა და ხელფასების პარალელურად. ინდუსტრიალიზაციამ მოიტანა პროგრესული რეფორმა შრომის ამ გამოწვევების მეშვეობით.
ქვანახშირის გაზიფიკაციის მეცნიერება
მე -20 საუკუნის დასაწყისისთვის უფრო მეტმა წინსვლამ ფეხი შეუწყო შეერთებულ შტატებსა და გაერთიანებულ სამეფოს. ნახშირის გაზზე გადაყვანა გაზის მყარი რეაქციების გამოყენებით, პირველ რიგში, ნახშირბადის ნახშირბადის რეაქცია იყო ორთქლთან ერთად 10 მპა-ზე დაბალი წნევაზე და 750 ° C- ზე მეტი ტემპერატურაზე.
ნახშირის გაზიფიკაციის პროცესში წარმოიქმნება წყალბადის, ამიაკის, მეთანოლის და ნახშირწყალბადების წარმოება, ხოლო მათ ასევე იყენებდნენ ორთქლთან სინთეზური ბუნებრივი გაზის (SNG) შესაქმნელად. ამ რეაქციების შედეგად წარმოიქმნება სინთეზური გაზები, რომლებიც ძირითადად ნახშირჟანგის (CO) და წყალბადის აირებისგან შედგება2).
XIX საუკუნის 30-იანი წლებისთვის მიწისქვეშა ნახშირის გაზიფიცირება (UCG) ასევე ფესვები მოიკიდა. კერძოდ, UCG– მ გამოიყენა გაზიფიკაციის საშუალებების ცირკულაციის მეთოდი, როგორიცაა ჰაერი, ჟანგბადი და წყალი თავად ნახშირში. ამ პროცესმა ნახშირი გარდაქმნა სასარგებლო გაზებად თავად ნახშირისგან, მასალის მოპოვების გარეშე.
სითბოს შეყვანა დასჭირდება ამ ენდოთერმული რეაქციების დასაწყებად სხვა პროცესის სითბოს წყაროს გამოყენებით ან თავად ნახშირის ნაწილის დაწვით. გაზებისგან გაცემულმა სითბოს შეუძლია ძრავების ენერგია ან ქიმიური პროდუქტების შესაქმნელად გამოიყენოს, რომელთა ნაწილი ტრანსპორტირდება ნაღმებიდან დედამიწის ზედაპირზე, ნაკლები საწყისი კაპიტალით, ნაკლები საექსპლუატაციო ხარჯებით და ნაკლები მშენებლობით დრო
ამასთან, UCG– ს პრაქტიკული გამოყენება იზღუდებოდა და კვლავ იზღუდება თვით ქიმიური პროცესის რაოდენობრივი ცოდნის არარსებობის გამო. მიუხედავად ამისა, ინჟინრებმა ისარგებლეს ღრუს ზომით, რომელიც ნახშირის შემცველობაში გამოიყენებოდა, რათა მაქსიმალურად გაეზარდა სითბო გამოიყოფა ღრუს მასალის გამტარიანობის გააზრებით, ღრუს დაშლის გარეშე თვითონ.
მიღწევები ქვანახშირის გაზიფიკაციაში
ქვანახშირის გაზიფიკაციაში მიღწეული წინსვლა ისტორიის განმავლობაში უზრუნველყოფს, რომ პოზიტივები გადაწონის ნახშირის უარყოფით მხარეებს, რადგან ის გამოყენებული იქნება პროგრამების მასშტაბით. პოლიტიკური, სოციალური და სხვა სფეროების რეფორმები მწარმოებლებს უბიძგებს გაითვალისწინონ ადამიანის შრომა როგორც კაპიტალის რესურსი ეკონომიკაში, რათა თავიდან აიცილონ ადამიანის სიცოცხლის ხარჯები მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების მიღწევებთან ერთად.
წინსვლას მოჰყვებოდა ისეთი კონფლიქტები, როგორიცაა 1914 წლის ლუდლოუს ხოცვა სამხრეთ კოლორადოში, რომლის დროსაც კოლორადოს ეროვნულმა გვარდიამ 18 კაცი, ქალი და ბავშვი იმსხვერპლა, ხოლო მაღაროელები გაფიცულნი იყვნენ.
გასული საუკუნის 30-იანი წლებისთვის პლანეტაზე ვრცელდებოდა საველე ცდები ორთქლის წარმოებაში ნახშირის გამოყენების საუკეთესო გზების შესახებ. სსრ კავშირგაბმულობის ტექნოლოგიების შემქმნელი იყო 1930-იანი წლებისთვის და ისინი მალევე გავრცელდნენ დიდ ბრიტანეთში, ესპანეთში, ჩინეთში, ბელგიასა და აშშ-ში მომდევნო ათწლეულების განმავლობაში. ტექნიკურ-ეკონომიკური დასაბუთებით, რომელიც მკვლევარებმა ჩაატარეს, მიზნად ისახავდა ნახშირის უპირატესობას, ეფექტურობისა და ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად.
1970 – იანი და 80 – იანი წლებისთვის ბუნებრივი გაზის დეფიციტის საპასუხოდ, მკვლევარებმა ექსპერიმენტები ჩაატარეს სხვა გაზების გამოყენებით როგორც ჰაერი ან ნახშირორჟანგი და ეს გამოიწვევს წყალბადის გაზის გამოყენებას მაღალ ტემპერატურასთან ერთად კატალიზატორთან ერთად.
ქვანახშირის გაზიფიკაციის მეთოდები ასევე ცდილობდა ქვანახშირისგან გოგირდისა და ვერცხლისწყლის მინარევების ამოღებას, რათა ეს ენერგიის უფრო ეფექტური წყარო ყოფილიყო. ენერგიის უფრო ეფექტურად გამოყენების ეს მეთოდები იწვევს ნახშირის გაზიფიკაციიდან ნაცრის გადამუშავებას ბეტონის აგრეგატად და არა ნაგავსაყრელზე გაგზავნას.
კომბინირებულმა ციკლებმა ნახშირის გაზიფიკაციიდან წარმოქმნილი ორთქლი გამოიყენეს მეორე გენერატორის ენერგიაზე და მუშაობდნენ 45-50% ეფექტურობით, ეს მაჩვენებელი 10-15% -ით მეტია, ვიდრე ტრადიციული საწარმოო საწარმოები. კომბინირებული ციკლი შეამცირებს ნახშირორჟანგის ემისიას და კიდევ უფრო ეკონომიკურ მოვლენებს გამოიწვევს, როგორიცაა ნახშირორჟანგის გამოყოფა წარმოებული სხვა გაზებისაგან.
ქვანახშირის თანამედროვე დადებითი და უარყოფითი მხარეები
ქვანახშირის გაზიფიკაციის პროცესში არსებული ინოვაციები ცდილობდნენ გაუმჯობესებას თითოეულ ეტაპზე. შესაბამისი ტემპერატურის დადგენა, რომელზედაც უნდა მუშაობდეს გამაგრილებელი, მკვლევარებს ხელს შეუწყობენ ინფრაწითელი კამერების გამოყენებით გაზიფიკატორის პალატების გარეთა გარსის მონიტორინგში.
ამის შემდეგ მათ შეეძლოთ ტემპერატურის გაანალიზება ტემპერატურის მონაცემების უწყვეტი წყაროს გამოყენებით სხვა ფაქტორებთან ერთად, როგორიცაა გაზიფიცირების ფორმა და გამოყენებული მასალები. მწარმოებლის Pepperl + Fuchs– ის ტექნოლოგია ამჟამად იყენებს ამ გაზზე გამაძლიერებელ მოწყობილობაზე 13 – მდე კამერას.
ეს მიღწევები აჩვენებს, თუ როგორ შეუძლია საზოგადოებას შეწონოს ნახშირის კარგი და ცუდი შედეგები მთელი ისტორიის განმავლობაში.