Indhold
- Historie om kulforgasning
- Ulemper og fordele ved kul
- Videnskab om kulforgasning
- Fremskridt inden for kulforgasning
- Moderne positive og negative kull
Da samfundet begyndte at omfavne kul som en kilde til brændstof, bragte det fordelene ved effektivitet i industrien og fremstillingen sammen med problemer med miljøeffekter og sikkerhedsproblemer. Efterhånden som videnskab og teknologi skred frem, blev disse metoder forfinet til at imødegå sikkerhedsmæssige bekymringer.At se på kulforgasningsprocessen som en historie, der har både positive og negative, kan vise den sande karakter af, hvordan det skete.
Historie om kulforgasning
Selvom forskere havde undersøgt processen med at afgive gas fra forbrænding af kul siden 1780, ville det tage indtil de tidlige 1900'ere, hvor processerne ville blive kommercialiseret til brug på tværs af industrier i byer over hele verden.
Konvertering af kul til gas i kulforgasningsprocessen går tilbage til det 19. århundrede England. I løbet af disse årtier brugte kulminearbejdere processer, der knuste kul i nærværelse af ilt og damp ved høje temperaturer til at producere gas.
I 1860'erne var De Forenede Stater steget som en industriel gigant takket være storstilet kulminedrift over Appalachian-bjergene, de midtvestlige prærier og endda Cascades og Rockies.
Ulemper og fordele ved kul
Nationen stod som den største kulproducent i verden, men historien husker også en mørkere side af historien. Dampskovle, traktorer og udstyr, der blev brugt til kulminedrift, eroderede jorden, mens jernbaner, industrianlæg og huse forurenede byer over hele landet.
De fattige samfund var afhængige af billigere, snavset kul, som de direkte brugte, mens eliteklassen af velhavende familier ville drage fordel af fordelene ved gas og elektricitet, hvilket øgede skillet mellem de fattige og de rige. Arbejderklassen oversvømte fabrikker med ufaglærte under farlige arbejdsforhold, hvilket resulterede i, at det i det 20. århundrede døde titusinder af mennesker hvert år på jernbaner, i fabrikker og i kulminer selv.
Den industrielle sektor, der havde tjent med en så effektiv måde at udnytte jordens energi viste disse besværlige ulemper ved siden af fordelene ved kulindustrien. Når forskere og ingeniører kom med metoder til produktion af kulgas til industrielle og økonomiske formål, ville dette senere gå videre til mere effektive teknikker såsom olie og syntetisk naturgasproduktion.
Da folk forstod fordelene og fordelene ved kulforgasning, skabte de disse innovationer, der passer til deres behov. Dette tog form af større planter og opdagelserne af flere kulmagasiner i jorden. Skalering op for at komme til, hvor kulforgasning i dag er, var dog ikke så ligetil.
Ulemperne og fordelene ved kulforgasningen fik anledning til svar fra bekymrede borgere og regeringer gennem arbejdsaktivisme, såsom strejker og foreninger. Nye reguleringer og institutioner, såsom hvordan U.S. præsident Theodore Roosevelt ønskede en stigning i statens tilsyn med erhvervsvirksomheder, spredte sig over hele landet i de tidlige 1900'ere. Arbejdsgivere stod deres grund mod kravene fra middelklassen om bedre arbejdsforhold sammen med mere rimelig arbejdstid og løn. Industrialiseringen førte til gradvis reform gennem disse udfordringer fra arbejde.
Videnskab om kulforgasning
I begyndelsen af det 20. århundrede tog flere fremskridt foden i enhederne og Det Forenede Kongerige. Konvertering af kul til gas ved anvendelse af faste faste reaktioner indeholdt primært reaktionen af kulstof i kul med damp ved tryk under 10 MPa og temperaturer over 750 ° C.
Kolforgasningsprocessen ville producere brint, ammoniak, methanol og kulbrinter, og de blev også brugt med damp til at skabe syntetisk naturgas (SNG). Disse reaktioner ville producere syntetiske gasser, der generelt er sammensat af kulilte (CO) og brintgas (H2).
I 1930'erne rodede også underjordisk kulforgasning (UCG). UCG anvendte især en metode til cirkulation af forgasningsmidler som luft, ilt og vand i selve kulet. Denne proces konverterede kul til nyttige gasser fra selve kulet uden at skulle miner.
Det kræver et input af varme at starte disse endotermiske reaktioner ved at bruge en varmekilde fra en anden proces eller brænde en del af selve kulet. Den varme, der afgives af gasserne, kunne drive motorer eller bruges til at skabe kemiske produkter, hvoraf nogle vil blive transporteret til jordoverfladen fra miner, med mindre startkapital nødvendigt, lavere driftsomkostninger og mindre byggetid.
Praktiske anvendelser af UCG blev dog fortsat begrænset af fraværet af kvantitativ viden om selve den kemiske proces. Stadig udnyttede ingeniører den hulrumstørrelse, der blev brugt til at indeholde kulet for at maksimere frigivet varmeenergi ved at forstå permeabiliteten af hulrummaterialet uden at hulrummet blev opløst.
Fremskridt inden for kulforgasning
Fremskridt med kulforgasning gennem historien ville sikre, at de positive sider ville opveje negativt af kul, da det ville blive brugt på tværs af applikationer. Reformerne gennem politiske, sociale og andre områder må føre producenter til at tage hensyn til menneskelig arbejdskraft som en kapitalressource i økonomien for at forhindre omkostninger for menneskelivet sammen med fremskridt inden for videnskab og teknologi.
Fremskridtene ville komme med konflikter som Ludlow-massakren i 1914 i det sydlige Colorado, hvor Colorado National Guard dræbte 18 mænd, kvinder og børn, mens minearbejdere stak.
I 1930'erne begyndte feltforsøg med de bedste måder at bruge kul til at producere damp at sprede over hele planeten. USSR havde banebrydet teknologier i 1930'erne, og de spredte sig snart til England, Spanien, Kina, Belgien og USA i de kommende årtier. Feasibility-undersøgelserne, som forskerne udførte, forsøgte at drage fordel af kul for at forbedre effektiviteten og effektiviteten.
Som svar på mangel på naturgas i 1970'erne og 1980'erne eksperimenterede forskere med at bruge andre gasser såsom luft eller kuldioxid, og dette ville føre til brugen af brintgas sammen med høje temperaturer med en katalysator.
Kulgasforgasningsmetoder forsøgte også at fjerne urenheder som svovl og kviksølv fra kul for at gøre det til en mere effektiv energikilde. Disse metoder til at bruge energi mere effektivt fører til genanvendelse af asken fra kulforgasning til et betonaggregat snarere end at indføre den til et deponeringsanlæg.
Kombinerede cyklusser anvendte dampen fra kulforgasning til at drive en anden generator og fungere med 45-50% effektivitet, en hastighed, der var 10-15% højere end traditionelle produktionsanlæg. Den kombinerede cyklus mindsker kuldioxidemissionen og fører til endnu mere økonomisk udvikling, såsom at adskille kuldioxid fra de andre producerede gasser.
Moderne positive og negative kull
Innovationer i processen med kulforgasning har forsøgt at gøre forbedringer på hvert trin. At bestemme den passende temperatur, hvormed en forgasser skal fungere, ville føre forskere til at overvåge den ydre skal af forgasserkamre ved hjælp af infrarøde kameraer.
De kunne derefter analysere temperaturen ved hjælp af en kontinuerlig kilde til temperaturdata sammen med andre faktorer såsom formen på forgasere og de anvendte materialer. Teknologi fra producenten Pepperl + Fuchs bruger i øjeblikket systemer på op til 13 kameraer i hver forgasser for at registrere dette.
Disse fremskridt viser, hvordan samfundet kan veje de gode og dårlige ting ved kul gennem historien.