Da samfunnet begynte å omfavne kull som kilde til drivstoff, førte det fordeler av effektivitet til industri og produksjon sammen med problemer med miljøeffekter og sikkerhetsproblemer. Etter hvert som vitenskap og teknologi utviklet seg, ble disse metodene raffinert for å imøtekomme sikkerhetsproblemer. Å se på kullgassifiseringsprosessen som en historie som både har positive og negative kan vise den sanne naturen til hvordan det skjedde.
Historien om kullgassifisering
Selv om forskere hadde studert prosessen med å slippe ut gass fra å brenne kull siden 1780, vil det ta til tidlig på 1900-tallet da prosessene ble kommersialisert for bruk på tvers av bransjer i byer verdensomspennende.
Konvertering av kull til gass i kullgassifiseringsprosessen går tilbake til England fra 1800-tallet. I løpet av disse tiårene brukte kullgruverne prosesser som knuste kull i nærvær av oksygen og damp ved høye temperaturer for å produsere gass.
På 1860-tallet hadde USA steget som en industriell gigant takket være storskala gruvedrift prosesser over Appalachian Mountains, Midwestern prairies og til og med Cascades og Rockies.
Ulemper og fordeler med kull
Nasjonen sto som den største kullprodusenten i verden, men historien husker også en mørkere side av historien. Dampskuffer, traktorer og utstyr som brukes i kullgruvedrift eroderte jorda mens jernbaner, industrianlegg og hjem forurenset byer over hele landet.
Fattigere samfunn stolte på billigere, skitnere kull som de brukte direkte mens de var velstående i eliteklassen familier ville tjene på fordelene med gass og elektrisitet, og øke skillet mellom fattige og fattige rik. Arbeiderklassen oversvømmet fabrikker med ufaglærte arbeidere under farlige arbeidsforhold som resulterte i, av 1900-tallet døde titusenvis av mennesker hvert år på jernbaner, i fabrikker og i kullgruver dem selv.
Industrisektoren som hadde tjent på en så effektiv måte å utnytte jordens energi, viste disse plagsomme ulempene sammen med fordelene ved kullindustrien. Da forskere og ingeniører kom på metoder for å produsere kullgass for industriell og økonomisk formål, vil dette senere utvikle seg til mer effektive teknikker som olje og syntetisk naturgass produksjon.
Etter hvert som folk forsto fordelene og fordelene med kullgassifisering, skapte de disse innovasjonene for å dekke deres behov. Dette tok form av større planter og funnene av flere kullreservoarer i jorden. Å skalere opp for å komme dit kullforgassingen er i dag, var imidlertid ikke så grei.
Ulempene og fordelene med kullgassifiseringen førte til svar fra bekymrede borgere og regjeringer gjennom arbeidsaktivisme som streiker og fagforening. Nye forskrifter og institusjoner, for eksempel hvordan den amerikanske presidenten Theodore Roosevelt ønsket en økning i myndighetstilsynet over forretningsforetak, spredte seg over nasjonen tidlig på 1900-tallet. Arbeidsgivere sto på sitt mot kravene fra middelklassearbeidere om bedre arbeidsforhold sammen med rimeligere arbeidstid og lønn. Industrialisering førte til progressiv reform gjennom disse utfordringene ved arbeidskraft.
Vitenskap om kullgassifisering
Ved begynnelsen av det 20. århundre tok flere fremskritt fot i De forente stater og Storbritannia. Konvertering av kull til gass ved bruk av faste gassreaksjoner inneholdt primært reaksjonen av karbon i kull med damp ved trykk under 10 MPa og temperaturer over 750 ° C.
Kullgassifiseringsprosessen ville produsere hydrogen, ammoniakk, metanol og hydrokarboner, og de ble også brukt med damp for å lage syntetisk naturgass (SNG). Disse reaksjonene vil produsere syntetiske gasser som vanligvis består av karbonmonoksid (CO) og hydrogengass (H2).
På 1930-tallet slo også underjordisk kullforgasning (UCG) rot. Spesielt UCG brukte en metode for å sirkulere forgassingsmidler som luft, oksygen og vann inn i selve kullet. Denne prosessen konverterte kull til nyttige gasser fra selve kullet uten å måtte utvinne materialet.
Det vil ta et tilførsel av varme for å starte disse endotermiske reaksjonene ved å bruke en varmekilde fra en annen prosess eller brenne en del av selve kullet. Varmen som gassene gir, kan drive motorer eller brukes til å lage kjemiske produkter, hvorav noen vil bli transportert til jordoverflaten fra gruvene med mindre startkapital nødvendig, lavere driftskostnader og mindre konstruksjon tid.
Imidlertid var og fortsetter praktiske anvendelser av UCG å være begrenset av fraværet av kvantitativ kunnskap om selve den kjemiske prosessen. Likevel utnyttet ingeniører hulromsstørrelsen som ble brukt til å inneholde kullet for å maksimere varmeenergien frigjøres ved å forstå permeabiliteten til hulromsmaterialet uten at hulrommet går i oppløsning seg selv.
Fremskritt innen kullgassifisering
Fremgang i kullforgassning gjennom historien vil sikre at det positive vil oppveie det negative med kull ettersom det vil bli brukt på tvers av applikasjoner. Reformene gjennom politiske, sosiale og andre riker ville føre til at produsenter tok hensyn til menneskelig arbeidskraft som en kapitalressurs i økonomien for å forhindre kostnader for menneskeliv sammen med fremskritt innen vitenskap og teknologi.
Fremskrittene ville komme med konflikter som Ludlow-massakren i 1914 i sørlige Colorado, der Colorado nasjonalgarde drepte 18 menn, kvinner og barn mens gruvearbeiderne streiket.
På 1930-tallet begynte feltprøver for de beste måtene å bruke kull til å produsere damp å spre seg over planeten. Sovjetunionen hadde vært banebrytende innen teknologi på 1930-tallet, og de spredte seg snart til Storbritannia, Spania, Kina, Belgia og USA i de kommende tiårene. Mulighetsstudiene som forskere utførte, forsøkte å utnytte kull for å forbedre effektiviteten og effektiviteten.
Som svar på mangel på naturgass innen 1970- og 1980-tallet eksperimenterte forskere med å bruke andre gasser som luft eller karbondioksid, og dette vil føre til bruk av hydrogengass sammen med høye temperaturer med en katalysator.
Metoder for kullgassifisering forsøkte også å fjerne urenheter som svovel og kvikksølv fra kull for å gjøre det til en mer effektiv energikilde. Disse metodene for å bruke energi mer effektivt fører til gjenvinning av asken fra kullgassifisering til et betongaggregat i stedet for å sende den til et deponi.
Kombinerte sykluser brukte dampen generert fra kullgassifisering for å drive en andre generator og operere med 45-50% effektivitet, en hastighet 10-15% høyere enn tradisjonelle produksjonsanlegg. Den kombinerte syklusen vil redusere utslipp av karbondioksid og føre til enda mer økonomisk utvikling som å skille karbondioksid fra de andre produserte gassene.
Moderne positive og negative kull
Innovasjoner i prosessen med kullgassifisering har forsøkt å gjøre forbedringer på hvert trinn. Å bestemme den passende temperaturen som en forgasser skal fungere ved, vil føre til at forskere overvåker det ytre skallet av forgasserkamre ved hjelp av infrarøde kameraer.
De kunne deretter analysere temperaturen ved hjelp av en kontinuerlig kilde til temperaturdata sammen med andre faktorer som formen på forgassere og materialene som ble brukt. Teknologi fra produsenten Pepperl + Fuchs bruker for tiden systemer med opptil 13 kameraer i hver forgasser for å registrere dette.
Disse fremskrittene viser hvordan samfunnet kan veie de gode tingene og de dårlige tingene med kull gjennom historien.