Когда общество начало использовать уголь в качестве источника топлива, он принес преимущества эффективности в промышленность и производство наряду с проблемами воздействия на окружающую среду и проблемами безопасности. По мере развития науки и техники эти методы были усовершенствованы для решения проблем безопасности. Рассмотрение процесса газификации угля как истории, имеющей как положительные, так и отрицательные стороны, может показать истинную природу того, как это произошло.
История газификации угля
Хотя ученые изучали процесс выделения газа при сжигании угля с 1780 года, это заняло бы время начало 1900-х годов, когда процессы стали коммерциализировать для использования в различных отраслях промышленности в городах. по всему миру.
Преобразование угля в газ в процессе газификации угля восходит к Англии 19 века. В течение этих десятилетий шахтеры использовали процессы дробления угля в присутствии кислорода и пара при высоких температурах для получения газа.
К 1860-м годам Соединенные Штаты стали промышленным гигантом благодаря крупномасштабной добыче угля. процессы через Аппалачи, прерии Среднего Запада и даже Каскады и Скалистые горы.
Недостатки и преимущества угля
Страна была крупнейшим производителем угля в мире, но история помнит и более темную сторону этой истории. Паровые экскаваторы, тракторы и оборудование, используемое при добыче угля, вымывали почву, в то время как железные дороги, промышленные предприятия и дома загрязняли города по всей стране.
Более бедные общины полагались на более дешевый и грязный уголь, который они использовали напрямую, в то время как элитный класс богатых семьи получат выгоду от газа и электричества, увеличивая разрыв между бедными и малообеспеченными. богатый. Рабочий класс наводнил фабрики неквалифицированными рабочими в опасных условиях труда, в результате чего ХХ век, десятки тысяч человек ежегодно умирали на железных дорогах, на заводах и в угольных шахтах. сами себя.
Промышленный сектор, который извлек выгоду из такого эффективного способа использования энергии земли, продемонстрировал эти неприятные недостатки наряду с преимуществами угольной промышленности. Когда ученые и инженеры придумали методы производства угольного газа для промышленных и экономических В дальнейшем это будет прогрессировать до более эффективных методов, таких как нефть и синтетический природный газ. производство.
Когда люди поняли преимущества и преимущества газификации угля, они создали эти инновации в соответствии со своими потребностями. Это приняло форму более крупных заводов и открытия большего количества залежей угля на земле. Однако расширение масштабов до уровня газификации угля было не таким простым делом.
Недостатки и преимущества газификации угля вызвали отклик со стороны заинтересованных граждан и правительств посредством трудовой активности, такой как забастовки и объединение в профсоюзы. Новые правила и институты, такие как то, как президент США Теодор Рузвельт хотел усиления государственного надзора за коммерческими предприятиями, распространились по стране в начале 1900-х годов. Работодатели выступили против требований работников среднего класса о лучших условиях труда наряду с более разумным рабочим временем и заработной платой. Индустриализация привела к прогрессивным реформам через эти проблемы труда.
Наука о газификации угля
К началу 20 века в Соединенных Штатах и Соединенном Королевстве были достигнуты новые успехи. Преобразование угля в газ с использованием реакций твердого газа, в первую очередь, включает реакцию угля в угле с водяным паром при давлениях ниже 10 МПа и температурах выше 750 ° C.
В процессе газификации угля будут производиться водород, аммиак, метанол и углеводороды, и они также использовались с водяным паром для создания синтетического природного газа (SNG). В результате этих реакций образуются синтетические газы, обычно состоящие из оксида углерода (CO) и газообразного водорода (H2).
К 1930-м годам также прижилась подземная газификация угля (ПГУ). В частности, UCG использовала метод циркуляции агентов газификации, таких как воздух, кислород и вода, в самом угле. Этот процесс преобразовал уголь в полезные газы из самого угля без необходимости его добычи.
Потребуется подвод тепла, чтобы начать эти эндотермические реакции за счет использования источника тепла из другого процесса или сжигания части самого угля. Тепло, выделяемое газами, может приводить в действие двигатели или использоваться для создания химических продуктов, некоторые из которых будут транспортироваться на поверхность Земли из шахт с меньшими затратами на запуск, меньшими эксплуатационными расходами и меньшими затратами на строительство время.
Однако практическое применение UCG сдерживалось и по-прежнему ограничивается отсутствием количественных данных о самом химическом процессе. Тем не менее, инженеры воспользовались размером полости, используемой для удержания угля, чтобы максимизировать тепловую энергию. высвобождается благодаря пониманию проницаемости материала полости без разрушения полости сам.
Достижения в газификации угля
Достижения в области газификации угля на протяжении всей истории должны гарантировать, что положительные стороны перевешивают недостатки угля, поскольку он будет использоваться во всех сферах применения. Реформы в политической, социальной и других сферах заставят производителей учитывать человеческий труд. как капитальный ресурс в экономике, чтобы предотвратить потери для жизни людей наряду с достижениями в области науки и техники.
Успехи были связаны с конфликтами, такими как резня в Ладлоу в 1914 году на юге Колорадо, в которой Национальная гвардия штата Колорадо убила 18 мужчин, женщин и детей, в то время как шахтеры бастовали.
К 1930-м годам по всей планете начали распространяться полевые испытания лучших способов использования угля для производства пара. К 1930-м годам СССР был пионером технологий, и вскоре они распространились на Великобританию, Испанию, Китай, Бельгию и США в ближайшие десятилетия. В технико-экономических обоснованиях, проведенных исследователями, была предпринята попытка использовать уголь для повышения эффективности и результативности.
В ответ на нехватку природного газа в 1970-х и 1980-х годах исследователи экспериментировали с использованием других газов, таких как в виде воздуха или углекислого газа, и это привело бы к использованию газообразного водорода наряду с высокими температурами с катализатором.
Методы газификации угля также направлены на удаление из угля примесей, таких как сера и ртуть, чтобы сделать его более эффективным источником энергии. Эти методы более эффективного использования энергии приводят к переработке золы от газификации угля в бетонный заполнитель, а не к отправке на свалку.
В комбинированных циклах пар, образующийся при газификации угля, используется для питания второго генератора и работает с КПД 45-50%, что на 10-15% выше, чем у традиционных заводов-производителей. Комбинированный цикл снизит выбросы диоксида углерода и приведет к еще более экономичным разработкам, таким как отделение диоксида углерода от других производимых газов.
Современные плюсы и минусы угля
Инновации в процессе газификации угля были направлены на улучшение на каждом этапе. Определение подходящей температуры, при которой должен работать газификатор, побудит исследователей контролировать внешнюю оболочку камер газификатора с помощью инфракрасных камер.
Таким образом, они могут анализировать температуру, используя постоянный источник данных о температуре наряду с другими факторами, такими как форма газификаторов и используемые материалы. Технология от производителя Pepperl + Fuchs в настоящее время использует системы до 13 камер в каждом газогенераторе для записи этого.
Эти достижения показывают, как общество может взвешивать положительные и отрицательные стороны угля на протяжении всей истории.