Fördelar och nackdelar med kolförgasning

När samhället började omfamna kol som en källa till bränsle gav det fördelar med effektivitet för industrin och tillverkningen tillsammans med problem med miljöeffekter och säkerhetsproblem. När vetenskapen och teknologin utvecklades förbättrades dessa metoder för att ta itu med säkerhetsproblemen. Att titta på kolförgasningsprocessen som en berättelse som har både positiva och negativa kan visa den verkliga karaktären av hur det hände.

Även om forskare hade studerat processen att släppa ut gas från kolförbränning sedan 1780, skulle det ta fram till i början av 1900-talet när processerna skulle kommersialiseras för användning i branscher i städer över hela världen.

Omvandling av kol till gas i kolförgasningsprocessen går tillbaka till England från 1800-talet. Under dessa decennier använde gruvarbetare processer som krossade kol i närvaro av syre och ånga vid höga temperaturer för att producera gas.

Vid 1860-talet hade USA stigit som en industriell jätte tack vare storskalig kolbrytning processer över Appalachian Mountains, Midwestern prairies och även Cascades och Rockies.

Nationen stod som den största producenten av kol i världen, men historien kommer också ihåg en mörkare sida av historien. Ångspadar, traktorer och utrustning som används vid kolbrytning eroderade jorden medan järnvägar, industrianläggningar och hem förorenade städer över hela landet.

Fattigare samhällen förlitade sig på billigare, smutsigare kol som de använde direkt medan de var rika elitklasser familjer skulle dra nytta av fördelarna med gas och elektricitet och öka skillnaden mellan de fattiga och de fattiga rik. Arbetarklassen översvämmade fabriker med outbildade arbetare under farliga arbetsförhållanden, vilket resulterade i, av 1900-talet dog tiotusentals människor varje år på järnvägar, i fabriker och i kolgruvor sig själva.

Industrisektorn som hade dragit nytta av ett så effektivt sätt att utnyttja jordens energi visade dessa besvärliga nackdelar vid sidan av fördelarna med kolindustrin. När forskare och ingenjörer kom med metoder för att producera kolgas för industriell och ekonomisk syften skulle detta senare utvecklas till mer effektiva tekniker såsom olja och syntetisk naturgas produktion.

Eftersom människor förstod fördelarna och fördelarna med kolförgasning skapade de dessa innovationer för att passa deras behov. Detta tog form av större växter och upptäckten av fler kolreservoarer i jorden. Att skala upp för att komma dit kolförgasningen är idag var dock inte så enkel.

Nackdelarna och fördelarna med kolförgasningen ledde till svar från berörda medborgare och regeringar genom arbetskraftsaktivism såsom strejker och fackförening. Nya regler och institutioner, till exempel hur USA: s president Theodore Roosevelt ville ha en ökad statlig tillsyn över affärsföretag, spridd över hela landet i början av 1900-talet. Arbetsgivare stod på sin plats mot medelklassarbetarnas krav på bättre arbetsvillkor tillsammans med rimligare arbetstid och löner. Industrialiseringen medförde en progressiv reform genom dessa utmaningar av arbetet.

I början av 1900-talet tog fler framsteg fot i Förenta staterna och Storbritannien. Omvandling av kol till gas med gasfasta reaktioner innehöll främst reaktionen av kolet i kol med ånga vid tryck lägre än 10 MPa och temperaturer över 750 ° C.

Kolförgasningsprocessen skulle producera väte, ammoniak, metanol och kolväten, och de användes också med ånga för att skapa syntetisk naturgas (SNG). Dessa reaktioner skulle ge syntetiska gaser som vanligtvis består av kolmonoxid (CO) och vätgas (H₂).

Vid 1930-talet rotade också underjordisk kolförgasning (UCG). I synnerhet UCG använde en metod för att cirkulera förgasningsmedel som luft, syre och vatten in i själva kolet. Denna process omvandlade kol till användbara gaser från själva kolet utan att behöva bryta materialet.

Det skulle ta en värmeingång för att starta dessa endotermiska reaktioner genom att använda en värmekälla från en annan process eller att bränna en del av själva kolet. Värmen som avges av gaserna kan driva motorer eller användas för att skapa kemiska produkter, varav några skulle transporteras till jordens yta från gruvorna med mindre startkapital nödvändigt, lägre driftskostnader och mindre konstruktion tid.

Praktiska tillämpningar av UCG var dock fortfarande begränsade av avsaknaden av kvantitativ kunskap om själva den kemiska processen. Ändå utnyttjade ingenjörer hålrumsstorleken som användes för att innehålla kolet för att maximera värmeenergin frigörs genom att förstå kavitetsmaterialets permeabilitet utan att kaviteten upplöses sig.

Framsteg inom kolförgasning genom historien skulle säkerställa att det positiva skulle uppväga kolens negativa eftersom det skulle användas över applikationer. Reformerna genom politiska, sociala och andra områden skulle leda tillverkarna att ta hänsyn till mänskligt arbete som en kapitalresurs i ekonomin för att förhindra kostnader för mänskligt liv tillsammans med framsteg inom vetenskap och teknik.

Framstegen skulle komma med konflikter som Ludlow-massakern 1914 i södra Colorado, där Colorado National Guard dödade 18 män, kvinnor och barn medan gruvarbetarna strejkade.

Vid 1930-talet började fältförsök för de bästa sätten att använda kol för att producera ånga börja spridas över planeten. Sovjetunionen hade varit banbrytande inom teknik på 1930-talet, och de spred sig snart till Storbritannien, Spanien, Kina, Belgien och USA under de kommande decennierna. De genomförbarhetsstudier som forskare utförde försökte utnyttja kol för att förbättra effektiviteten och effektiviteten.

Som svar på brist på naturgas på 1970- och 1980-talet experimenterade forskare med att använda andra gaser som luft eller koldioxid, och detta skulle leda till användning av vätgas tillsammans med höga temperaturer med en katalysator.

Kolförgasningsmetoder försökte också ta bort föroreningar som svavel och kvicksilver från kol för att göra det till en mer effektiv energikälla. Dessa metoder för att använda energi mer effektivt leder till återvinning av askan från kolförgasning till ett betongaggregat snarare än att den skickas till en deponi.

Kombinerade cykler använde ångan från kolförgasning för att driva en andra generator och arbeta med 45-50% effektivitet, en hastighet 10-15% högre än traditionella tillverkningsanläggningar. Den kombinerade cykeln skulle minska koldioxidutsläppen och leda till ännu mer ekonomisk utveckling, såsom att separera koldioxid från andra producerade gaser.

Innovationer i processen med kolförgasning har försökt göra förbättringar i varje steg. Att bestämma lämplig temperatur vid vilken en förgasare ska fungera skulle få forskare att övervaka det yttre skalet av förgasarkammare med hjälp av infraröda kameror.

De kunde då analysera temperaturen med hjälp av en kontinuerlig källa till temperaturdata tillsammans med andra faktorer, såsom formen på förgasare och de använda materialen. Teknik från tillverkaren Pepperl + Fuchs använder för närvarande system med upp till 13 kameror i varje förgasare för att spela in detta.

Dessa framsteg visar hur samhället kan väga de goda och dåliga sakerna med kol genom historien.