Переваги та недоліки газифікації вугілля

Коли суспільство почало сприймати вугілля як джерело палива, це принесло переваги ефективності для промисловості та виробництва поряд із проблемами впливу на довкілля та безпеки. У міру розвитку науки і техніки ці методи вдосконалювались для вирішення проблем безпеки. Розглядаючи процес газифікації вугілля як історію, яка має як позитивні, так і негативні сторони, може показати справжню природу того, як це сталося.

Хоча вчені вивчали процес виділення газу, що спалюється, з 1780 року, це займе до цього часу на початку 1900-х років, коли процеси стануть комерціалізованими для використання у різних галузях міста світової.

Перетворення вугілля на газ у процесі газифікації вугілля бере свій початок в Англії XIX століття. У ці десятиліття шахтарі використовували процеси, що подрібнювали вугілля у присутності кисню та пари при високих температурах, для отримання газу.

До 1860-х років Сполучені Штати стали промисловими гігантами завдяки масштабній видобутку вугілля процеси в Аппалачських горах, середньозахідних преріях і навіть Каскадах і Скелясті гори.

Нація виступала найбільшим виробником вугілля у світі, але історія пам’ятає і темну сторону цієї історії. Парові лопати, трактори та обладнання, що використовуються для видобутку вугілля, розмивали ґрунт, тоді як залізниці, промислові заводи та будинки забруднювали міста по всій країні.

Бідніші громади покладались на дешевше, брудніше вугілля, яке вони безпосередньо використовували, будучи елітним класом заможних сім'ї отримають вигоду від переваг газу та електроенергії, збільшуючи різницю між бідними та бідними багатий. Робочий клас затопив фабрики некваліфікованими робітниками в небезпечних робочих умовах, що призвело до 20 століття щороку десятки тисяч людей гинули на залізницях, на заводах та у вугільних шахтах самі.

Промисловий сектор, який нажився на такому ефективному способі використання енергії землі, показав ці клопітні недоліки поряд з перевагами вугільної промисловості. Коли вчені та інженери придумали методи видобутку вугільного газу для промисловості та економіки Для цих цілей це згодом перейде до більш ефективних методів, таких як нафта та синтетичний природний газ виробництво.

Оскільки люди розуміли переваги та переваги газифікації вугілля, вони створили ці інновації відповідно до своїх потреб. Це набуло форми більших заводів та відкриття більшої кількості вугільних пластів в землі. Проте масштабування, щоб дістатися до того, де сьогодні відбувається газифікація вугілля, було не таким простим.

Недоліки та переваги газифікації вугілля спричинили відповідь зацікавлених громадян та урядів за допомогою трудової активності, наприклад, страйків та профспілок. Нові нормативні акти та установи, наприклад, як президент США Теодор Рузвельт хотів посилення державного нагляду за бізнесом, поширилися по всій країні на початку 1900-х років. Роботодавці твердо стояли проти вимог працівників середнього класу щодо кращих умов праці поряд із більш розумним робочим часом та зарплатою. Індустріалізація призвела до поступових реформ через ці виклики праці.

На початку 20 століття в США та Сполученому Королівстві відбувся більший прогрес. Перетворення вугілля в газ з використанням твердих реакцій газового середовища насамперед характеризується реакцією вуглецю у вугіллі з парою при тиску нижче 10 МПа та температурі вище 750 ° C.

У процесі газифікації вугілля утворюються водень, аміак, метанол та вуглеводні, а також вони використовуються з парою для створення синтетичного природного газу (СНГ). Ці реакції утворюють синтетичні гази, які зазвичай складаються з оксиду вуглецю (CO) та газоподібного водню (H₂).

До 30-х років минулого століття також укорінилася підземна газифікація вугілля (UCG). UCG, зокрема, використовував метод циркуляції речовин газифікації, таких як повітря, кисень та вода, у само вугілля. Цей процес перетворює вугілля в корисні гази з самого вугілля без необхідності видобутку матеріалу.

Знадобиться введення тепла, щоб почати ці ендотермічні реакції, використовуючи джерело тепла з іншого процесу або спалюючи частину самого вугілля. Тепло, що виділяється газами, може приводити в дію двигуни або використовувати його для створення хімічних продуктів, частина яких транспортується на поверхню Землі від шахт з меншим необхідним початковим капіталом, меншими експлуатаційними витратами та меншим будівництвом час.

Однак практичне застосування UCG обмежувалось і досі обмежується відсутністю кількісних знань про сам хімічний процес. Тим не менше, інженери скористалися розміром порожнини, що використовується для утримання вугілля, щоб максимізувати теплову енергію вивільняється шляхом розуміння проникності матеріалу порожнини без розпаду порожнини себе.

Прогрес у газифікації вугілля протягом історії забезпечив би, щоб позитивні сторони переважали негативи вугілля, оскільки воно буде використовуватися в різних областях застосування. Реформи в політичній, соціальній та інших сферах змусили б виробників враховувати людську працю як капітальний ресурс в економіці для запобігання витратам на життя людини поряд з досягненнями науки і техніки.

Досягнення може призвести до конфліктів, таких як різанина в Ладлоу 1914 року на півдні Колорадо, коли Національна гвардія Колорадо вбила 18 чоловіків, жінок та дітей під час страйку шахтарів.

До 1930-х років по всій планеті почали поширюватися польові випробування найкращих способів використання вугілля для виробництва пари. До 30-х років СРСР започаткував новітні технології, і незабаром вони поширилися у Великобританії, Іспанії, Китаї, Бельгії та США в найближчі десятиліття. Дослідження техніко-економічного обґрунтування, які проводили дослідники, намагалися скористатися перевагами вугілля для підвищення ефективності та результативності.

У відповідь на дефіцит природного газу в 1970-х і 1980-х роках дослідники експериментували з використанням інших таких газів як повітря або вуглекислий газ, і це призведе до використання газоподібного водню поряд із високими температурами з каталізатором.

Методи газифікації вугілля також прагнули видалити з вугілля домішки, такі як сірка та ртуть, щоб зробити його більш ефективним джерелом енергії. Ці методи більш ефективного використання енергії призводять до переробки золи від газифікації вугілля у конкретний заповнювач, а не до відправлення її на звалище.

Комбіновані цикли використовували пару, що утворюється в результаті газифікації вугілля, для живлення другого генератора і працювали з ефективністю 45-50%, що на 10-15% вище, ніж у традиційних заводів. Комбінований цикл зменшить викиди вуглекислого газу та призведе до ще більш економічних зрушень, таких як відділення вуглекислого газу від інших утворених газів.

Інновації в процесі газифікації вугілля прагнули вдосконалити на кожному кроці. Визначення відповідної температури, при якій повинен працювати газифікатор, змусить дослідників контролювати зовнішню оболонку камер газифікатора за допомогою інфрачервоних камер.

Тоді вони могли б аналізувати температуру, використовуючи постійне джерело температурних даних, поряд з іншими факторами, такими як форма газифікаторів та використовувані матеріали. Технологія від виробника Pepperl + Fuchs в даний час використовує системи до 13 камер в кожному газифікаторі, щоб записати це.

Ці досягнення показують, як суспільство може зважувати добрі та погані речі щодо вугілля протягом історії.