Anglies dujinimo privalumai ir trūkumai

Kai visuomenė ėmė naudoti anglį kaip kuro šaltinį, ji atnešė efektyvumo pranašumų pramonei ir gamybai kartu su poveikio aplinkai ir saugos problemomis. Mokslo ir technologijų pažangai šie metodai buvo patobulinti, siekiant išspręsti saugos problemas. Pažvelgus į anglies dujinimo procesą kaip į istoriją, turinčią ir teigiamų, ir neigiamų dalykų, galima parodyti tikrąjį įvykio pobūdį.

Nors mokslininkai nuo 1780 m. Tyrė anglies deginimo dujų išskyrimo procesą, tai užtruks iki devintojo dešimtmečio pradžia, kai procesai bus komercializuoti, kad juos būtų galima naudoti įvairiose miestų pramonės šakose visame pasaulyje.

Anglies pavertimas dujomis anglies dujinimo procese prasidėjo XIX a. Anglijoje. Per šiuos dešimtmečius anglių kasėjai dujoms gaminti naudojo procesus, kurie, esant aukštai temperatūrai, sutraiškė anglį esant deguoniui ir garams.

1860-aisiais JAV dėl didelio masto anglies kasybos išaugo kaip pramonės milžinė procesai visame Apalačų kalnuose, Vidurio vakarų prerijose ir net Kaskadose ir Uolos.

Tauta buvo didžiausia anglies gamintoja pasaulyje, tačiau istorija prisimena ir tamsiąją istorijos pusę. Garų kastuvai, traktoriai ir įranga, naudojama anglies kasyboje, ardė dirvožemį, o geležinkeliai, pramonės įmonės ir namai užteršė visos šalies miestus.

Neturtingesnės bendruomenės rėmėsi pigesnėmis, nešvaresnėmis anglimis, kurias tiesiogiai naudojo elitinei turtingųjų klasei šeimos gautų naudos iš dujų ir elektros naudos, padidindamos takoskyrą tarp vargšų ir šeimų turtingas. Darbininkų klasė užplūdo gamyklas nekvalifikuotais darbuotojais pavojingomis darbo sąlygomis XX amžiuje dešimtys tūkstančių žmonių kasmet žuvo geležinkeliuose, gamyklose ir anglies kasyklose patys.

Pramonės sektorius, pelnęsis dėl tokio efektyvaus žemės energijos panaudojimo būdo, parodė šiuos nerimą keliančius trūkumus kartu su anglies pramonės privalumais. Kai mokslininkai ir inžinieriai sugalvojo anglies dujų gamybos metodus pramonės ir ekonomikos reikmėms tikslais, vėliau bus pereita prie efektyvesnių metodų, tokių kaip nafta ir sintetinės gamtinės dujos gamyba.

Kai žmonės suprato anglies dujinimo naudą ir pranašumus, jie sukūrė šias naujoves, kad atitiktų jų poreikius. Tai pasireiškė didesnių augalų pavidalu ir atrasta daugiau anglies rezervuarų žemėje. Tačiau didinti mastą, norint patekti į anglies dujinimo vietą, nebuvo taip paprasta.

Anglies dujinimo trūkumai ir pranašumai paskatino susirūpinusius piliečius ir vyriausybes reaguoti per darbo aktyvumą, pvz., Streikus ir sąjungas. Nauji reglamentai ir institucijos, pavyzdžiui, kaip JAV prezidentas Theodore'as Rooseveltas norėjo padidinti vyriausybės vykdomą verslo įmonių priežiūrą, 1900-ųjų pradžioje paplito visoje šalyje. Darbdaviai stojo prieš savo vidurinės klasės darbuotojų reikalavimus dėl geresnių darbo sąlygų, kartu su protingesnėmis darbo valandomis ir atlyginimais. Industrializacija atnešė progresyvią reformą per šiuos darbo iššūkius.

XX a. Pradžioje Jungtinėse Valstijose ir Jungtinėje Karalystėje atsirado daugiau pažangos. Anglį paverčiant dujomis naudojant kietąsias dujines reakcijas, pirmiausia anglyje esančios anglies reaguojama su garais esant žemesniam nei 10 MPa slėgiui ir aukštesnei kaip 750 ° C temperatūrai.

Anglies dujinimo proceso metu susidarytų vandenilis, amoniakas, metanolis ir angliavandeniliai, be to, jie buvo naudojami su garais, kad būtų sukurtos sintetinės gamtinės dujos (SNG). Dėl šių reakcijų susidarytų sintetinės dujos, paprastai sudarytos iš anglies monoksido (CO) ir vandenilio dujų (H₂).

3-ajame dešimtmetyje taip pat įsigalėjo požeminė anglies dujofikacija (UCG). Visų pirma UCG naudojo dujinimo agentų, tokių kaip oras, deguonis ir vanduo, cirkuliavimą pačioje anglyje. Šis procesas pavertė anglį naudingomis pačios anglies dujomis, nereikalaujant medžiagos kasimo.

Norint pradėti šias endotermines reakcijas prireiktų šilumos, panaudojant kito proceso šilumos šaltinį arba sudeginant dalį pačios anglies. Dujų skleidžiama šiluma galėtų varyti variklius arba panaudoti chemijos produktams gaminti, kai kurie jų būtų gabenami į Žemės paviršių iš kasyklų, kur reikalingas mažesnis pradinis kapitalas, mažesnės eksploatacijos išlaidos ir mažiau statybų laikas.

Tačiau praktinis UCG taikymas buvo ir vis dar ribojamas dėl to, kad nėra kiekybinių žinių apie patį cheminį procesą. Vis dėlto inžinieriai pasinaudojo ertmės dydžiu, naudojamu anglims talpinti, kad maksimaliai padidintų šilumos energiją išleidžiamas suprantant ertmės medžiagos pralaidumą, nesuplyšus ertmei pats.

Anglies dujofikacijos pažanga per visą istoriją užtikrintų, kad teigiamas poveikis būtų didesnis už anglies neigiamus padarinius, nes jis būtų naudojamas įvairiose srityse. Reformos vykdant politines, socialines ir kitas sritis paskatins gamintojus atsižvelgti į žmogaus darbą kaip kapitalo šaltinis ekonomikoje, siekiant užkirsti kelią žmogaus gyvybei kartu su mokslo ir technologijų pažanga.

Pažanga atsiras dėl tokių konfliktų kaip 1914 m. Ludlowo žudynės Pietų Kolorado valstijoje, per kurias Kolorado nacionalinė gvardija nužudė 18 vyrų, moterų ir vaikų, kol kalnakasiai streikavo.

4-ajame dešimtmetyje visoje planetoje pradėjo plisti bandymai dėl geriausių anglies panaudojimo garo gamybai būdų. 3-ajame dešimtmetyje TSRS buvo technologijų pradininkė, ir artimiausiais dešimtmečiais jos netrukus paplito JK, Ispanijoje, Kinijoje, Belgijoje ir JAV. Mokslininkų atliktose galimybių studijose buvo siekiama pasinaudoti anglimi, siekiant pagerinti jos efektyvumą.

Reaguodami į aštuntojo ir aštuntojo dešimtmečio gamtinių dujų trūkumą, mokslininkai eksperimentavo naudodami kitas tokias dujas kaip oras arba anglies dioksidas, o tai lemtų vandenilio dujų naudojimą kartu su aukšta temperatūra su katalizatoriumi.

Anglies dujinimo metodais taip pat buvo siekiama pašalinti anglies priemaišas, tokias kaip siera ir gyvsidabris, kad ji taptų efektyvesniu energijos šaltiniu. Šie energijos vartojimo būdai efektyviau lemia anglies dujinimo pelenų perdirbimą į betoną, o ne į sąvartyną.

Kombinuoti ciklai naudojo garą, gautą iš anglies dujofikavimo, antram generatoriui įjungti ir veikti 45–50% efektyvumu, kuris yra 10–15% didesnis nei tradicinėse gamybos įmonėse. Bendras ciklas sumažintų anglies dvideginio išmetimą ir paskatintų dar ekonomiškesnius pokyčius, pavyzdžiui, atskirti anglies dioksidą nuo kitų susidarančių dujų.

Anglies dujinimo proceso naujovės siekė patobulinimų kiekviename žingsnyje. Nustačius tinkamą temperatūrą, kurioje turėtų veikti dujofikatorius, mokslininkai galėtų stebėti išorinį dujofikatorių kamerų apvalkalą naudodami infraraudonųjų spindulių kameras.

Tada jie galėtų analizuoti temperatūrą, naudodami nuolatinį temperatūros duomenų šaltinį, kartu su kitais veiksniais, tokiais kaip gazifikatorių forma ir naudojamos medžiagos. Gamintojo „Pepperl + Fuchs“ technologija šiuo metu tam naudoja iki 13 kamerų sistemas kiekviename gazifikatoriuje.

Šie laimėjimai rodo, kaip visuomenė gali pasverti anglies gerus ir blogus dalykus per visą istoriją.