Ogļu gazifikācijas priekšrocības un trūkumi

Kad sabiedrība sāka izmantot ogles kā degvielas avotu, tā rūpniecībai un ražošanai radīja priekšrocības, kā arī problēmas ar ietekmi uz vidi un drošības problēmas. Zinātnes un tehnoloģiju attīstībā šīs metodes tika pilnveidotas, lai risinātu drošības problēmas. Aplūkojot ogļu gazifikācijas procesu kā stāstu, kurā ir gan pozitīvi, gan negatīvi, var parādīt patieso būtību, kā tas notika.

Lai gan zinātnieki kopš 1780. gada ir pētījuši gāzes emisijas procesu no ogļu dedzināšanas, tas prasīs līdz 1900. gadu sākums, kad procesi tiks komercializēti izmantošanai dažādās nozarēs pilsētās visā pasaulē.

Ogļu pārveidošana par gāzi ogļu gazifikācijas procesā ir datēta ar 19. gadsimta Angliju. Šajās desmitgadēs ogļrači gāzu ražošanai izmantoja procesus, kas ogles drupināja skābekļa un tvaika klātbūtnē augstā temperatūrā.

Līdz 1860. gadiem Amerikas Savienotās Valstis ir kļuvušas par industriālu gigantu, pateicoties apjomīgai ogļu ieguves jomai procesus visā Apalaču kalnos, Vidusrietumu prērijās un pat Kaskādēs un Rockies.

Nācija bija lielākā ogļu ražotāja pasaulē, taču vēsture atceras arī stāsta tumšāko pusi. Tvaika lāpstas, traktori un aprīkojums, ko izmanto ogļu ieguvē, grauza augsni, savukārt dzelzceļi, rūpnīcas un mājas piesārņoja pilsētas visā valstī.

Nabadzīgākas kopienas paļāvās uz lētākām, netīrākām oglēm, kuras viņi tieši izmantoja turīgo elites slānī ģimenes gūtu labumu no gāzes un elektrības priekšrocībām, palielinot plaisu starp nabadzīgajiem un jauniešiem bagāts. Strādnieku klase pārpludināja rūpnīcas ar nekvalificētiem darbiniekiem bīstamos darba apstākļos, kā rezultātā 20. gadsimtā desmitiem tūkstošu cilvēku katru gadu gāja bojā uz dzelzceļa, rūpnīcās un ogļraktuvēs paši.

Rūpniecības nozare, kas bija guvusi labumu no šāda efektīva zemes enerģijas izmantošanas veida, parādīja šos nepatīkamos trūkumus līdzās ogļu rūpniecības priekšrocībām. Kad zinātnieki un inženieri nāca klajā ar metodēm ogļu gāzes ražošanai rūpnieciskai un ekonomiskai izmantošanai mērķiem, tas vēlāk pārietu uz efektīvākām metodēm, piemēram, naftu un sintētisko dabasgāzi ražošana.

Kad cilvēki saprata ogļu gazifikācijas priekšrocības un priekšrocības, viņi izveidoja šos jauninājumus, lai tie atbilstu viņu vajadzībām. Tas izpaudās kā lielāki augi un atklāja vairāk ogļu rezervuāru uz zemes. Tomēr palielināšana, lai nokļūtu tur, kur šodien notiek ogļu gazifikācija, nebija tik vienkārša.

Akmeņogļu gazifikācijas trūkumi un priekšrocības izraisīja ieinteresēto pilsoņu un valdību reakciju, izmantojot tādu darbaspēka aktivismu kā streiki un apvienošanās. Jauni noteikumi un institūcijas, piemēram, kā ASV prezidents Teodors Rūzvelts vēlējās palielināt valdības uzraudzību pār uzņēmējdarbību, 1900. gadu sākumā izplatījās visā valstī. Darba devēji nostājās pretī vidējās klases darbinieku prasībai pēc labākiem darba apstākļiem līdzās saprātīgākam darba laikam un algām. Ar šīm darbaspēka izaicinājumiem industrializācija izraisīja pakāpeniskas reformas.

20. gadsimta sākumā Amerikas Savienotajās Valstīs un Apvienotajā Karalistē parādījās vairāk sasniegumu. Akmeņogļu pārveidošana par gāzi, izmantojot cietas gāzes reakcijas, galvenokārt raksturoja ogles ogles reakciju ar tvaiku pie spiediena, kas zemāka par 10 MPa un temperatūrā virs 750 ° C.

Ogļu gazifikācijas procesā iegūtu ūdeņradi, amonjaku, metanolu un ogļūdeņražus, un tos arī izmantoja ar tvaiku, lai radītu sintētisko dabasgāzi (SNG). Šīs reakcijas radītu sintētiskas gāzes, kas parasti sastāv no oglekļa monoksīda (CO) un ūdeņraža gāzes (H₂).

Līdz 30. gadiem iesakņojās arī pazemes ogļu gazifikācija (UCG). UCG jo īpaši izmantoja metodi gazifikācijas līdzekļu, piemēram, gaisa, skābekļa un ūdens, cirkulēšanai pašā ogle. Šis process pārveidoja ogles par noderīgām gāzēm no pašas ogles, neizmantojot materiālu.

Lai sāktu šīs endotermiskās reakcijas, būtu nepieciešams siltuma ieguldījums, izmantojot cita procesa siltuma avotu vai sadedzinot pašas ogles daļu. Gāzu atdotais siltums varētu darbināt dzinējus vai izmantot ķīmisko produktu ražošanai, no kuriem daži tiktu transportēti uz Zemes virsmu no raktuvēm ar mazāku nepieciešamo sākuma kapitālu, zemākām ekspluatācijas izmaksām un mazāk būvniecības laiks.

Tomēr praktiskus UCG pielietojumus ierobežoja un joprojām ierobežo kvantitatīvo zināšanu trūkums par pašu ķīmisko procesu. Tomēr inženieri izmantoja akmeņogļu saturēšanai izmantoto dobuma izmēru priekšrocības, lai maksimāli palielinātu siltuma enerģiju atbrīvo, izprotot dobuma materiāla caurlaidību bez dobuma sadalīšanās pati.

Akmeņogļu gazifikācijas attīstība visā vēsturē nodrošinātu, ka pozitīvais svars atsver akmeņogļu negatīvo, jo tas tiktu izmantots dažādās lietojumprogrammās. Reformas, izmantojot politiskās, sociālās un citas jomas, mudinātu ražotājus ņemt vērā cilvēku darbu kā kapitāla resurss ekonomikā, lai novērstu cilvēku dzīves izmaksas līdzās zinātnes un tehnoloģiju attīstībai.

Attīstība notiktu ar tādiem konfliktiem kā 1914. gada Ludlova slaktiņš Kolorādo dienvidos, kurā Kolorādo Nacionālā gvarde nogalināja 18 vīriešus, sievietes un bērnus, kamēr ogļrači streikoja.

Līdz 30. gadiem lauka izmēģinājumi par labākajiem ogļu izmantošanas veidiem tvaika ražošanā sāka izplatīties visā planētā. PSRS jau pirms 1930. gadiem bija tehnoloģiju pionieris, un tuvākajās desmitgadēs tās drīz izplatījās Lielbritānijā, Spānijā, Ķīnā, Beļģijā un ASV. Pētnieku veiktie priekšizpēte centās izmantot ogles, lai uzlabotu efektivitāti un lietderību.

Reaģējot uz dabasgāzes trūkumu 1970. un 1980. gados, pētnieki eksperimentēja ar citu tādu gāzu izmantošanu kā gaiss vai oglekļa dioksīds, un tas novestu pie ūdeņraža gāzes izmantošanas līdzās augstām temperatūrām ar katalizatoru.

Akmeņogļu gazifikācijas metodes arī mēģināja no ogles noņemt piemaisījumus, piemēram, sēru un dzīvsudrabu, lai padarītu to par efektīvāku enerģijas avotu. Šīs enerģijas izmantošanas metodes efektīvāk noved pie ogļu gazifikācijas pelnu pārstrādes konkrētā pildvielā, nevis to nosūtīšanas uz poligonu.

Apvienotajos ciklos tika izmantots tvaiks, kas radies ogļu gazifikācijā, lai darbinātu otru ģeneratoru un darbotos ar 45–50% efektivitāti, kas ir par 10-15% augstāka nekā tradicionālajās rūpnīcās. Kombinētais cikls samazinātu oglekļa dioksīda emisiju un izraisītu vēl ekonomiskāku attīstību, piemēram, oglekļa dioksīda atdalīšanu no citām saražotajām gāzēm.

Inovācijas ogļu gazifikācijas procesā ir mēģinājušas katrā posmā veikt uzlabojumus. Nosakot piemērotu temperatūru, kādā gazifikatoram vajadzētu darboties, pētnieki varētu novērot gazifikācijas kameru ārējo apvalku, izmantojot infrasarkanās kameras.

Pēc tam viņi varēja analizēt temperatūru, izmantojot nepārtrauktu temperatūras datu avotu, līdzās citiem faktoriem, piemēram, gazifikatoru formai un izmantotajiem materiāliem. Lai to ierakstītu, ražotāja Pepperl + Fuchs tehnoloģija pašlaik izmanto līdz pat 13 kamerām katrā gazifikatorā.

Šie sasniegumi parāda, kā sabiedrība visā vēsturē var izsvērt ogles labās un sliktās lietas.