Sisältö
- Hiilen kaasutuksen historia
- Hiilen haitat ja edut
- Hiilen kaasutuksen tiede
- Hiilen kaasutuksen edistyminen
- Hiilen nykyaikaiset positiiviset ja negatiiviset elementit
Kun yhteiskunta alkoi ottaa hiiltä polttoaineeksi, se toi teollisuuden ja valmistuksen tehokkuuden etuja ympäristövaikutusten ja turvallisuusongelmien ohella. Tieteen ja tekniikan edistyessä näitä menetelmiä tarkennettiin turvallisuusongelmien ratkaisemiseksi.Hiilen kaasutusprosessin katsominen tarinaksi, jolla on sekä positiivisia että kielteisiä vaikutteita, voidaan näyttää sen todellisen luonteen luonne.
Hiilen kaasutuksen historia
Vaikka tutkijat olivat tutkineet hiilen polttamisen aiheuttaman kaasun päästöprosessia vuodesta 1780 lähtien, prosessien kaupallistaminen käytettäväksi teollisuuden käyttöön kaupungeissa ympäri maailmaa kestää 1900-luvun alkupuolella.
Kivihiilen muuntaminen kaasuksi hiilen kaasutusprosessissa juontaa juurensa 1800-luvun Englantiin. Näiden vuosikymmenien aikana hiilikaivostoimittajat käyttivät prosesseja, joissa murskataan kivihiili hapen ja höyryn läsnäollessa korkeissa lämpötiloissa kaasun tuottamiseksi.
1860-luvulle mennessä Yhdysvallat oli noussut teollisuus jättiläiseksi laajamittaisten hiilenlouhintaprosessien ansiosta Appalachien vuorten, Länsi-preerioiden ja jopa Cascades and Rockies -alueiden kautta.
Hiilen haitat ja edut
Kansakunta oli maailman suurin hiilentuottaja, mutta historia muistaa myös tarinan tummemman puolen. Hiilen louhinnassa käytetyt höyrylavat, traktorit ja laitteet huononsivat maaperää, kun taas rautatiet, teollisuuslaitokset ja kodit saastuttivat kaupunkeja ympäri maata.
Köyhemmät yhteisöt luottavat halvempaan, likaisempaan hiileen, jota he käyttivät suoraan, kun taas varakkaiden perheiden eliittiluokka hyötyisi kaasun ja sähkön eduista lisäämällä kuilua köyhien ja rikasten välillä. Työväenluokka tulvii ammattitaitoisten työntekijöiden kanssa tehtaita vaarallisissa työolosuhteissa, minkä seurauksena 20-luvulle mennessä kymmeniä tuhansia ihmisiä kuoli vuosittain rautateillä, tehtaissa ja itse hiilikaivoksissa.
Teollisuussektorilla, joka oli hyötynyt sellaisesta tehokkaasta tavasta käyttää maan energiaa, osoitettiin näitä hankalia haittoja ja kivihiiliteollisuuden etuja. Kun tutkijat ja insinöörit keksivät menetelmiä hiilikaasun tuottamiseksi teollisiin ja taloudellisiin tarkoituksiin, tämä etenee myöhemmin tehokkaammiksi tekniikoiksi, kuten öljyn ja synteettisen maakaasun tuotantoon.
Kun ihmiset ymmärsivät hiilen kaasuttamisen edut ja edut, he loivat nämä innovaatiot heidän tarpeidensa mukaisiksi. Tämä tapahtui suurempina kasveina ja löytöjänä enemmän hiilen varastoja maan päällä. Mittakaavan saavuttaminen sinne, missä hiilen kaasuttaminen on nykyään, ei kuitenkaan ollut niin suoraviivaista.
Hiilen kaasuttamisen haitat ja edut saivat asianomaiset kansalaiset ja hallitukset reagoimaan työvoimaaktivismin, kuten lakkojen ja ammattiliittojen kautta. Uudet määräykset ja instituutiot, kuten kuinka Yhdysvaltain presidentti Theodore Roosevelt halusi lisääntyvän valtionyritysten valvontaa, levisi valtakunnalle 1900-luvun alkupuolella. Työnantajat vastustivat keskiluokan työntekijöiden vaatimuksia parempien työolojen lisäksi kohtuullisempien työaikojen ja palkkojen lisäksi. Teollistuminen toi asteittain uudistuksen näiden työvoiman haasteiden kautta.
Hiilen kaasutuksen tiede
1900-luvun alkupuolelle mennessä enemmän edistyksiä tapahtui Yhdysvalloissa ja Yhdistyneessä kuningaskunnassa. Hiilen muuntaminen kaasuksi käyttämällä kiinteitä kaasureaktioita sisälsi ensisijaisesti hiilen hiilen reaktion höyryn kanssa paineissa, jotka ovat alle 10 MPa ja lämpötiloissa yli 750 ° C.
Hiilen kaasutusmenetelmä tuottaisi vetyä, ammoniakkia, metanolia ja hiilivetyjä, ja niitä käytettiin myös höyryn kanssa synteettisen maakaasun (SNG) tuottamiseksi. Nämä reaktiot tuottaisivat synteettisiä kaasuja, jotka koostuvat yleensä hiilimonoksidista (CO) ja vetykaasusta (H2).
1930-luvulle mennessä myös maanalainen hiilen kaasuttaminen (UCG) juurtui. Erityisesti UCG käytti menetelmää kaasutusaineiden, kuten ilman, hapen ja veden, kiertämiseksi itse hiilessä. Tämä prosessi muutti hiilen itse hiilestä hyödyllisiksi kaasuiksi ilman, että tarvitsisi materiaalia kaivoa.
Näiden endotermisten reaktioiden käynnistäminen vaatii lämpöä, kun käytetään toisen prosessin lämmönlähdettä tai poltetaan osa hiiltä. Kaasujen lähettämä lämpö voisi johtaa moottorien käyttämiseen tai kemiallisten tuotteiden tuottamiseen, joista osa kuljetetaan maan pinnalle kaivoksista, joilla tarvitaan vähemmän aloituspääomaa, alhaisemmat käyttökustannukset ja vähemmän rakennusaikaa.
UCG: n käytännön sovelluksia rajoitettiin kuitenkin edelleen edelleen, koska kemiallisesta prosessista ei ole kvantitatiivista tietoa. Silti insinöörit hyödynsivat kivihiilen sisältämiseen tarkoitettua onkalon kokoa vapautetun lämpöenergian maksimoimiseksi ymmärtämällä onkalon materiaalin läpäisevyyttä ilman, että onkalo hajosi itsensä.
Hiilen kaasutuksen edistyminen
Hiilen kaasuttamisessa tapahtunut edistys koko historian ajan takaisi sen, että positiiviset vaikutukset ylittäisivät kivihiilen negatiiviset vaikutukset, koska sitä käytettäisiin kaikissa sovelluksissa. Poliittisella, sosiaalisella ja muulla tavalla toteutetut uudistukset johtaisivat siihen, että valmistajat ottavat ihmisen työvoiman huomioon talouden pääomavaroina estämään ihmishenkien aiheuttamat kustannukset tieteen ja tekniikan kehityksen rinnalla.
Edistys tapahtui sellaisten konfliktien kanssa kuten 1914 Ludlowin verilöyly Etelä-Coloradossa, jossa Coloradon kansalliskaarti tappoi 18 miestä, naista ja lasta, kun kaivojat olivat lakkoissa.
1930-luvulle mennessä kenttätutkimukset parhaista tavoista käyttää hiiltä höyryn tuotannossa olivat alkaneet leviää ympäri maailmaa. Neuvostoliitto oli ollut teknologioiden edelläkävijä 1930-luvulle mennessä, ja lähivuosikymmeninä ne levisivät pian Isossa-Britanniassa, Espanjassa, Kiinassa, Belgiassa ja Yhdysvalloissa. Tutkijoiden suorittamissa toteutettavuustutkimuksissa pyrittiin hyödyntämään hiiltä hyödyntämään tehokkuutta ja vaikuttavuutta.
Vastauksena maakaasun pulaan 1970- ja 1980-luvuilla tutkijat kokeilivat muiden kaasujen, kuten ilman tai hiilidioksidin, käyttöä, ja tämä johtaisi vetykaasun käyttöön korkeiden lämpötilojen rinnalla katalyytin kanssa.
Hiilen kaasutusmenetelmillä pyrittiin myös poistamaan epäpuhtaudet, kuten rikki ja elohopea hiilestä, jotta se olisi tehokkaampi energialähde. Nämä energian tehokkaamman käytön menetelmät johtavat kivihiilen kaasuttamisesta syntyvän tuhkan kierrättämiseen konkreettiseksi täyteaineeksi sen sijaan, että se sijoitettaisiin kaatopaikalle.
Yhdistetyt syklit käyttivät hiilen kaasuttamisesta syntyvää höyryä toisen generaattorin virran tuottamiseksi ja toimivat 45-50%: n hyötysuhteella, joka on 10-15% korkeampi kuin perinteisissä tuotantolaitoksissa. Yhdistetty sykli vähentäisi hiilidioksidipäästöjä ja johtaisi vielä taloudellisempaan kehitykseen, kuten hiilidioksidin erottaminen muista tuotettavista kaasuista.
Hiilen nykyaikaiset positiiviset ja negatiiviset elementit
Hiilen kaasutusprosessin innovaatioilla on pyritty parannuksiin jokaisessa vaiheessa. Kun määritetään sopiva lämpötila, jossa kaasuttajan tulisi toimia, johtaisi tutkijoita seuraamaan kaasutinkammioiden ulkokuorta infrapunakameroiden avulla.
He voisivat sitten analysoida lämpötilaa jatkuvan lämpötilatiedon lähteen avulla muiden tekijöiden, kuten kaasuttimien muodon ja käytettyjen materiaalien, ohella. Valmistajan Pepperl + Fuchsin tekniikka käyttää tällä hetkellä jopa 13 kameran järjestelmiä jokaisessa kaasuttimessa tämän tallentamiseksi.
Nämä edistykset osoittavat, kuinka yhteiskunta voi punnita kivihiilen hyvät ja huonot asiat historian aikana.