Kiedy społeczeństwo zaczęło traktować węgiel jako źródło paliwa, przyniosło to korzyści w postaci wydajności dla przemysłu i produkcji, a także problemy związane z wpływem na środowisko i bezpieczeństwem. W miarę postępu nauki i technologii metody te zostały udoskonalone w celu rozwiązania problemów związanych z bezpieczeństwem. Spojrzenie na proces zgazowania węgla jako historię, która ma zarówno pozytywne, jak i negatywne strony, może pokazać prawdziwą naturę tego, jak do tego doszło.
Historia zgazowania węgla
Chociaż naukowcy badali proces emitowania gazu podczas spalania węgla od 1780 roku, zajęłoby to aż… na początku XX wieku, kiedy procesy zostały skomercjalizowane do użytku w różnych branżach w miastach na całym świecie.
Przetwarzanie węgla w gaz w procesie zgazowania węgla sięga XIX-wiecznej Anglii. W ciągu tych dziesięcioleci górnicy wykorzystywali procesy kruszenia węgla w obecności tlenu i pary w wysokich temperaturach w celu wytworzenia gazu.
W latach 60. XIX wieku Stany Zjednoczone stały się gigantem przemysłowym dzięki wydobyciu węgla na dużą skalę large procesy w Appalachach, preriach Środkowego Zachodu, a nawet Kaskadach i Góry Skaliste.
Wady i zalety węgla
Naród był największym producentem węgla na świecie, ale historia pamięta również ciemniejszą stronę tej historii. Łopaty parowe, traktory i sprzęt używany w górnictwie węglowym erodowały glebę, podczas gdy linie kolejowe, zakłady przemysłowe i domy zanieczyszczały miasta w całym kraju.
Biedniejsze społeczności polegały na tańszym, brudniejszym węglu, z którego korzystały bezpośrednio, podczas gdy elita klasy zamożnych rodziny czerpałyby korzyści z gazu i elektryczności, zwiększając przepaść między biednymi a bogaty. Klasa robotnicza zalała fabryki niewykwalifikowanymi pracownikami w niebezpiecznych warunkach pracy, czego skutkiem jest m.in W XX wieku dziesiątki tysięcy ludzi ginęło każdego roku na kolei, w fabrykach i kopalniach węgla sami.
Sektor przemysłowy, który skorzystał na tak efektywnym sposobie wykorzystania energii ziemi, wykazał te kłopotliwe wady i zalety przemysłu węglowego. Kiedy naukowcy i inżynierowie wymyślili metody produkcji gazu węglowego dla przemysłu i gospodarki celów, to później doprowadziłoby to do bardziej efektywnych technik, takich jak ropa naftowa i syntetyczny gaz ziemny produkcja.
Gdy ludzie zrozumieli korzyści i zalety zgazowania węgla, stworzyli te innowacje, aby odpowiadały ich potrzebom. Przybrało to formę większych roślin i odkrycia większej ilości złóż węgla na ziemi. Zwiększenie skali, aby dotrzeć do miejsca, w którym obecnie znajduje się zgazowanie węgla, nie było jednak takie proste.
Wady i zalety zgazowania węgla wywołały reakcje zaniepokojonych obywateli i rządów poprzez aktywizację robotniczą, taką jak strajki i uzwiązkowienie. Nowe przepisy i instytucje, takie jak to, że prezydent USA Theodore Roosevelt chciał zwiększenia nadzoru rządowego nad przedsiębiorstwami, rozprzestrzeniły się w całym kraju na początku XX wieku. Pracodawcy sprzeciwiali się żądaniom robotników z klasy średniej o lepszych warunkach pracy, a także bardziej rozsądnych godzinach pracy i płacach. Uprzemysłowienie przyniosło postępujące reformy poprzez te wyzwania związane z pracą.
Nauka o gazyfikacji węgla Co
Na początku XX wieku więcej postępów pojawiło się w Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii. Przekształcanie węgla w gaz przy użyciu reakcji gaz-ciało stałe obejmowało przede wszystkim reakcję węgla w węglu z parą pod ciśnieniem niższym niż 10 MPa i temperaturach powyżej 750°C.
W procesie zgazowania węgla powstawałyby wodór, amoniak, metanol i węglowodory, a także były one wykorzystywane wraz z parą do wytwarzania syntetycznego gazu ziemnego (SNG). W wyniku tych reakcji powstaną gazy syntetyczne składające się zazwyczaj z tlenku węgla (CO) i wodoru (H2).
W latach 30. XX wieku zakorzeniło się również podziemne zgazowanie węgla (UCG). W UCG w szczególności zastosowano metodę cyrkulacji czynników zgazowujących, takich jak powietrze, tlen i woda, do samego węgla. Proces ten przekształca węgiel w użyteczne gazy z samego węgla bez konieczności wydobywania materiału.
Rozpoczęcie tych endotermicznych reakcji wymagałoby wkładu ciepła, wykorzystując źródło ciepła z innego procesu lub spalając część samego węgla. Ciepło wydzielane przez gazy mogłoby napędzać silniki lub być wykorzystywane do wytwarzania produktów chemicznych, z których część byłaby transportowana na powierzchnię Ziemi z kopalń przy mniejszym kapitale rozruchowym, niższych kosztach eksploatacji i mniejszej budowie czas.
Jednak praktyczne zastosowania UCG były i nadal są ograniczone przez brak ilościowej wiedzy na temat samego procesu chemicznego. Mimo to inżynierowie wykorzystali rozmiar wnęki używanej do przechowywania węgla, aby zmaksymalizować energię cieplną uwolnione dzięki zrozumieniu przepuszczalności materiału wnęki bez rozpadu wnęki samo.
Postępy w zgazowaniu węgla
Postępy w zgazowaniu węgla w historii zapewniłyby, że pozytywy przeważyłyby negatywy węgla, ponieważ byłby on używany w różnych zastosowaniach. Reformy w sferze politycznej, społecznej i nie tylko skłoniłyby producentów do uwzględnienia pracy ludzkiej jako zasób kapitału w gospodarce, aby zapobiegać kosztom życia ludzkiego wraz z postępem w nauce i technologii.
Postępy te nadejdą wraz z konfliktami, takimi jak masakra w Ludlow w 1914 r. w południowym Kolorado, w której Gwardia Narodowa Kolorado zabiła 18 mężczyzn, kobiet i dzieci podczas strajku górników.
W latach 30. XX wieku na całej planecie zaczęły pojawiać się próby polowe dotyczące najlepszych sposobów wykorzystania węgla do produkcji pary. ZSRR był pionierem technologii w latach 30. XX wieku, a wkrótce rozprzestrzeniły się one w Wielkiej Brytanii, Hiszpanii, Chinach, Belgii i Stanach Zjednoczonych w nadchodzących dziesięcioleciach. Przeprowadzone przez naukowców studia wykonalności miały na celu wykorzystanie węgla do poprawy wydajności i efektywności.
W odpowiedzi na niedobory gazu ziemnego w latach 70. i 80. naukowcy eksperymentowali z wykorzystaniem innych gazów, takich jak: jak powietrze lub dwutlenek węgla, co prowadziłoby do stosowania wodoru wraz z wysokimi temperaturami z katalizatorem.
Metody zgazowania węgla miały również na celu usunięcie z węgla zanieczyszczeń, takich jak siarka i rtęć, aby uczynić go bardziej wydajnym źródłem energii. Te metody bardziej efektywnego wykorzystania energii prowadzą do recyklingu popiołu ze zgazowania węgla w betonowe kruszywo zamiast wysyłania go na składowisko odpadów. .
Cykle łączone wykorzystywały parę wytworzoną ze zgazowania węgla do zasilania drugiego generatora i działały z wydajnością 45-50%, czyli o 10-15% wyższą niż w tradycyjnych zakładach produkcyjnych. Cykl łączony zmniejszyłby emisję dwutlenku węgla i doprowadziłby do jeszcze bardziej ekonomicznych rozwiązań, takich jak oddzielenie dwutlenku węgla od innych wytwarzanych gazów.
Nowoczesne pozytywy i negatywy węgla
Innowacje w procesie zgazowania węgla dążą do wprowadzania ulepszeń na każdym kroku. Ustalenie odpowiedniej temperatury, w której powinien działać gazyfikator, skłoniłoby naukowców do monitorowania zewnętrznej powłoki komór zgazowania za pomocą kamer na podczerwień.
Mogliby wtedy analizować temperaturę, korzystając z ciągłego źródła danych o temperaturze wraz z innymi czynnikami, takimi jak kształt gazyfikatorów i użyte materiały. Technologia producenta Pepperl+Fuchs wykorzystuje obecnie do rejestrowania tego systemu systemy składające się z maksymalnie 13 kamer w każdym gazyfikatorze.
Te postępy pokazują, w jaki sposób społeczeństwo może zważyć dobre i złe rzeczy związane z węglem na przestrzeni dziejów.
