Inhoud
- Geschiedenis van kolenvergassing
- Nadelen en voordelen van kolen
- Science of Coal Gasification
- Vooruitgang in kolenvergassing
- Moderne pluspunten en minpunten van steenkool
Toen de maatschappij steenkool begon te omarmen als brandstofbron, bracht dit voordelen voor de industrie en de industrie met zich mee, naast problemen met betrekking tot milieueffecten en veiligheidsproblemen. Naarmate wetenschap en technologie vorderden, werden deze methoden verfijnd om bezorgdheid over de veiligheid aan te pakken.Als we het proces van kolenvergassing beschouwen als een verhaal dat zowel positieve als negatieve heeft, kan de ware aard van hoe het gebeurde laten zien.
Geschiedenis van kolenvergassing
Hoewel wetenschappers het proces van emissie van gas uit verbranding van steenkool sinds 1780 hadden bestudeerd, zou het tot begin 1900 duren voordat de processen op de markt zouden worden gebracht voor gebruik in verschillende industrieën in steden over de hele wereld.
Kolen omzetten in gas in het kolenvergassingsproces dateert uit het 19e-eeuwse Engeland. Gedurende deze decennia gebruikten mijnwerkers processen waarbij bij hoge temperaturen steenkool bij hoge temperaturen werd fijngemaakt om gas te produceren.
Tegen de jaren 1860 waren de Verenigde Staten opgestaan als een industriële reus dankzij grootschalige mijnbouwprocessen in de Appalachen, de Midwestern-prairies en zelfs de Cascades en Rockies.
Nadelen en voordelen van kolen
De natie stond als de grootste producent van kolen ter wereld, maar de geschiedenis herinnert zich ook een donkere kant aan het verhaal. Stoomschoppen, tractoren en apparatuur die in de mijnbouw worden gebruikt, hebben de bodem uitgehold, terwijl spoorwegen, industriële installaties en huizen steden in het hele land vervuilden.
Arme gemeenschappen vertrouwden op goedkopere, viezere steenkool die ze rechtstreeks gebruikten, terwijl de eliteklasse van rijke families zou profiteren van de voordelen van gas en elektriciteit, waardoor de kloof tussen arm en rijk zou toenemen. De arbeidersklasse overspoelde fabrieken met ongeschoolde arbeiders in gevaarlijke werkomstandigheden, waardoor in de 20e eeuw elk jaar tienduizenden mensen stierven op spoorwegen, in fabrieken en in kolenmijnen zelf.
De industriële sector die had geprofiteerd van zo'n effectieve manier om de energie van de aarde te benutten, toonde deze lastige nadelen naast de voordelen van de kolenindustrie. Toen wetenschappers en ingenieurs methoden bedachten om steenkoolgas te produceren voor industriële en economische doeleinden, zou dit later evolueren naar effectievere technieken zoals olie- en synthetische aardgasproductie.
Omdat mensen de voordelen en voordelen van kolenvergassing begrepen, creëerden ze deze innovaties om aan hun behoeften te voldoen. Dit nam de vorm aan van grotere planten en de ontdekkingen van meer kolenreservoirs op aarde. Opschalen om te komen waar kolenvergassing tegenwoordig is, was echter niet zo eenvoudig.
De nadelen en voordelen van de kolenvergassing waren aanleiding voor reacties van bezorgde burgers en regeringen via arbeidsactivisme zoals stakingen en vakbonden. Nieuwe voorschriften en instellingen, zoals hoe de Amerikaanse president Theodore Roosevelt in de vroege jaren 1900 een uitbreiding van het overheidstoezicht op bedrijven wilde, verspreid over het hele land. Werkgevers verzetten zich tegen de eisen van arbeiders uit de middenklasse voor betere werkomstandigheden naast redelijkere werktijden en salarissen. Industrialisatie bracht geleidelijke hervormingen door deze arbeidsuitdagingen.
Science of Coal Gasification
Tegen het begin van de 20e eeuw kwamen er meer vorderingen in de Verenigde Staten en het Verenigd Koninkrijk. Het omzetten van steenkool in gas met behulp van vaste gasreacties kenmerkte in hoofdzaak de reactie van de koolstof in steenkool met stoom bij drukken lager dan 10 MPa en temperaturen boven 750 ° C.
Het kolenvergassingsproces zou waterstof, ammoniak, methanol en koolwaterstoffen produceren en ze werden ook gebruikt met stoom om synthetisch aardgas (SNG) te maken. Deze reacties zouden synthetische gassen produceren die in het algemeen bestaan uit koolmonoxide (CO) en waterstofgas (H2).
Tegen de jaren dertig van de vorige eeuw begon ook ondergrondse steenkoolvergassing (UCG) wortel te schieten. UCG gebruikte met name een methode om vergassingsmiddelen zoals lucht, zuurstof en water in de steenkool zelf te laten circuleren. Bij dit proces werd steenkool omgezet in bruikbare gassen uit de steenkool zelf zonder het materiaal te hoeven ontginnen.
Het zou een inbreng van warmte vergen om deze endotherme reacties te starten door een warmtebron van een ander proces te gebruiken of een deel van de steenkool zelf te verbranden. De warmte die wordt afgegeven door de gassen kan motoren aandrijven of worden gebruikt om chemische producten te maken, waarvan sommige naar de aarde worden getransporteerd vanuit de mijnen met minder startkapitaal nodig, lagere bedrijfskosten en minder bouwtijd.
Praktische toepassingen van UCG werden echter nog steeds beperkt door de afwezigheid van kwantitatieve kennis van het chemische proces zelf. Toch profiteerden ingenieurs van de holtegrootte die werd gebruikt om de steenkool te bevatten om de warmte-energie te maximaliseren die vrijkwam door de permeabiliteit van het holtemateriaal te begrijpen zonder dat de holte zichzelf desintegreerde.
Vooruitgang in kolenvergassing
Vooruitgang in de vergassing van kolen door de geschiedenis heen zou ervoor zorgen dat de positieve factoren opwegen tegen de minpunten van steenkool, zoals het zou worden gebruikt in verschillende toepassingen. De hervormingen via politieke, sociale en andere gebieden zouden fabrikanten ertoe brengen menselijke arbeid als kapitaalbron in de economie te beschouwen om kosten voor het menselijk leven te voorkomen, naast de vooruitgang in wetenschap en technologie.
De vooruitgang zou komen met conflicten zoals het bloedbad van Ludlow in 1914 in het zuiden van Colorado, waarbij de Nationale Garde van Colorado 18 mannen, vrouwen en kinderen doodde terwijl de mijnwerkers in staking waren.
Tegen de jaren 1930 begonnen veldproeven over de beste manieren om steenkool te gebruiken bij de productie van stoom zich over de planeet te verspreiden. De USSR was in de jaren dertig pionier op het gebied van technologieën, en deze verspreidden zich al snel naar het VK, Spanje, China, België en de VS in de komende decennia. De haalbaarheidsstudies die onderzoekers hebben uitgevoerd, wilden profiteren van steenkool om de efficiëntie en effectiviteit te verbeteren.
In reactie op tekorten aan aardgas in de jaren 1970 en 1980 experimenteerden onderzoekers met het gebruik van andere gassen zoals lucht of kooldioxide, en dit zou leiden tot het gebruik van waterstofgas naast hoge temperaturen met een katalysator.
Kolenvergassingsmethoden probeerden ook onzuiverheden zoals zwavel en kwik uit steenkool te verwijderen om er een efficiëntere energiebron van te maken. Deze methoden om energie efficiënter te gebruiken, leiden ertoe dat de as uit kolenvergassing wordt gerecycled in een betonaggregaat in plaats van op een stortplaats.
Gecombineerde cycli gebruikten de stoom die werd gegenereerd door kolenvergassing om een tweede generator aan te drijven en te werken met een efficiëntie van 45-50%, een snelheid die 10-15% hoger ligt dan bij traditionele fabrieken. De gecombineerde cyclus zou de uitstoot van kooldioxide verminderen en tot nog meer economische ontwikkelingen leiden, zoals het scheiden van kooldioxide van de andere geproduceerde gassen.
Moderne pluspunten en minpunten van steenkool
Innovaties in het proces van kolenvergassing hebben bij elke stap geprobeerd verbeteringen aan te brengen. Het bepalen van de juiste temperatuur waarbij een vergasser zou moeten werken, zou onderzoekers ertoe brengen de buitenste schil van vergassingskamers te monitoren met behulp van infraroodcamera's.
Ze zouden dan de temperatuur kunnen analyseren met behulp van een continue bron van temperatuurgegevens naast andere factoren zoals de vorm van vergassers en de gebruikte materialen. Technologie van fabrikant Pepperl + Fuchs gebruikt momenteel systemen van maximaal 13 camera's in elke vergasser om dit op te nemen.
Deze ontwikkelingen laten zien hoe de maatschappij door de geschiedenis heen de goede en slechte dingen over steenkool kan wegen.