Преимущества и недостатки газификации угля

Posted on
Автор: Laura McKinney
Дата создания: 7 Апрель 2021
Дата обновления: 17 Ноябрь 2024
Anonim
Отопление пеллетами. Достоинства и недостатки.
Видео: Отопление пеллетами. Достоинства и недостатки.

Содержание

Когда общество стало использовать уголь в качестве источника топлива, оно принесло преимущества эффективности для промышленности и производства наряду с проблемами воздействия на окружающую среду и проблемами безопасности. По мере развития науки и техники эти методы были усовершенствованы для решения проблем безопасности.Рассматривая процесс газификации угля как историю, которая имеет как положительные, так и отрицательные стороны, можно показать истинную природу того, как это произошло.

История газификации угля

Хотя ученые изучали процесс выделения газа из горящего угля с 1780 года, до начала 1900-х годов процесс будет коммерциализирован для использования в различных отраслях промышленности в городах по всему миру.

Преобразование угля в газ в процессе газификации угля восходит к Англии 19-го века. В течение этих десятилетий шахтеры использовали процессы, которые измельчали ​​уголь в присутствии кислорода и пара при высоких температурах для производства газа.

К 1860-м годам США выросли как промышленный гигант благодаря крупномасштабным процессам добычи угля в Аппалачских горах, на Среднем Западе и даже в Каскадах и Скалистых горах.

Недостатки и преимущества угля

Нация являлась крупнейшим производителем угля в мире, но история также помнит более темную сторону истории. Паровые лопаты, тракторы и оборудование, используемые в угледобывающей промышленности, разъедали почву, в то время как железные дороги, промышленные предприятия и дома загрязняли города по всей стране.

Более бедные общины полагались на более дешевый, более грязный уголь, который они использовали напрямую, в то время как элитный класс богатых семей извлекал бы выгоду из газа и электричества, увеличивая разрыв между бедными и богатыми. Рабочий класс наводнил фабрики неквалифицированными рабочими в опасных условиях труда, в результате чего к 20 веку десятки тысяч людей ежегодно умирали на железных дорогах, на фабриках и в самих угольных шахтах.

Промышленный сектор, который извлек выгоду из такого эффективного способа использования энергии земли, показал эти неприятные недостатки наряду с преимуществами угольной промышленности. Когда ученые и инженеры придумали методы добычи угольного газа для промышленных и экономических целей, это впоследствии перешло к более эффективным методам, таким как добыча нефти и синтетического природного газа.

Когда люди поняли преимущества и преимущества газификации угля, они создали эти инновации, чтобы удовлетворить свои потребности. Это приняло форму более крупных растений и открытий большего количества угольных резервуаров в земле. Расширение масштабов до места газификации угля сегодня не было таким простым.

Недостатки и преимущества газификации угля вызвали реакцию заинтересованных граждан и правительств через активную деятельность, такую ​​как забастовки и профсоюзы. Новые правила и институты, такие как то, как президент США Теодор Рузвельт хотел усилить государственный надзор за предпринимательскими предприятиями, распространились по всей стране в начале 1900-х годов. Работодатели выступили против требований работников среднего класса о лучших рабочих условиях наряду с более разумным рабочим временем и зарплатой. Индустриализация принесла прогрессивные реформы через эти проблемы труда.

Наука газификации угля

К началу 20 века в Соединенных Штатах и ​​Соединенном Королевстве появились новые достижения. Преобразование угля в газ с использованием газожидкостных реакций в основном характеризовалось реакцией углерода в угле с водяным паром при давлениях ниже 10 МПа и температуре выше 750 ° С.

Процесс газификации угля будет производить водород, аммиак, метанол и углеводороды, и они также использовались с паром для создания синтетического природного газа (СНГ). В результате этих реакций образуются синтетические газы, обычно состоящие из окиси углерода (CO) и газообразного водорода (H).2).

К 1930-м годам укоренилась и подземная газификация угля (UCG). В частности, UCG использовал метод циркуляции газифицирующих агентов, таких как воздух, кислород и вода, в сам уголь. Этот процесс превратил уголь в полезные газы из самого угля без необходимости добывать материал.

Потребуется подвод тепла, чтобы начать эти эндотермические реакции, используя источник тепла из другого процесса или сжигая часть самого угля. Тепло, выделяемое газами, может приводить в действие двигатели или использоваться для создания химических продуктов, некоторые из которых будут транспортироваться на поверхность Земли из шахт с меньшим необходимым стартовым капиталом, меньшими эксплуатационными расходами и меньшими затратами времени на строительство.

Однако практическое применение UCG было и остается ограниченным из-за отсутствия количественных знаний о самом химическом процессе. Тем не менее, инженеры воспользовались размером полости, используемой для содержания угля, чтобы максимизировать тепловую энергию, выделяемую, понимая проницаемость материала полости без распада самой полости.

Достижения в области газификации угля

Достижения в области газификации угля на протяжении всей истории гарантируют, что положительные результаты перевесят отрицательные значения угля, поскольку он будет использоваться в различных областях применения. Реформы в политической, социальной и других сферах побудили бы производителей учитывать человеческий труд в качестве основного ресурса в экономике для предотвращения издержек для жизни человека наряду с достижениями в области науки и техники.

Достижения будут сопровождаться такими конфликтами, как бойня в Ладлоу в 1914 году на юге Колорадо, в ходе которой Национальная гвардия Колорадо убила 18 мужчин, женщин и детей, в то время как шахтеры бастовали.

К 1930-м годам на планете начали распространяться полевые испытания лучших способов использования угля для производства пара. К 1930-м годам в СССР появились первые технологии, и вскоре они распространились на Великобританию, Испанию, Китай, Бельгию и США в ближайшие десятилетия. Технико-экономические обоснования, которые проводили исследователи, стремились использовать уголь для повышения эффективности и результативности.

В ответ на нехватку природного газа к 1970-м и 1980-м годам исследователи экспериментировали с использованием других газов, таких как воздух или углекислый газ, и это привело бы к использованию газообразного водорода наряду с высокими температурами с катализатором.

Методы газификации угля также стремились удалить примеси, такие как сера и ртуть, из угля, чтобы сделать его более эффективным источником энергии. Эти методы более эффективного использования энергии приводят к рециркуляции золы от газификации угля в бетонный заполнитель, а не на свалку.

Комбинированные циклы использовали пар, образующийся при газификации угля, для питания второго генератора и работали с КПД 45-50%, что на 10-15% выше, чем у традиционных производственных предприятий. Комбинированный цикл уменьшит выброс углекислого газа и приведет к еще более экономичным изменениям, таким как отделение двуокиси углерода от других производимых газов.

Современные позитивы и негативы угля

Инновации в процессе газификации угля были направлены на улучшение на каждом этапе. Определение подходящей температуры, при которой должен работать газогенератор, привело бы исследователей к мониторингу внешней оболочки камер газогенератора с помощью инфракрасных камер.

Затем они могут анализировать температуру, используя непрерывный источник данных о температуре наряду с другими факторами, такими как форма газификаторов и используемые материалы. Технология от производителя Pepperl + Fuchs в настоящее время использует системы до 13 камер в каждом газификаторе для записи этого.

Эти достижения показывают, как общество может взвешивать хорошие и плохие стороны угля на протяжении всей истории.