Inhalt
- Geschichte der Kohlevergasung
- Nachteile und Vorteile von Kohle
- Wissenschaft der Kohlevergasung
- Fortschritte in der Kohlevergasung
- Moderne Positive und Negative der Kohle
Als die Gesellschaft begann, Kohle als Brennstoffquelle zu nutzen, brachte sie der Industrie und der Industrie neben Problemen hinsichtlich der Umweltauswirkungen und Sicherheitsbedenken auch Vorteile in Bezug auf die Effizienz. Im Laufe der Wissenschaft und Technologie wurden diese Methoden weiterentwickelt, um Sicherheitsbedenken auszuräumen.Betrachtet man den Kohlevergasungsprozess als eine Geschichte, die sowohl positive als auch negative Aspekte hat, kann dies die wahre Natur des Geschehens aufzeigen.
Geschichte der Kohlevergasung
Obwohl Wissenschaftler den Prozess der Emission von Gas aus der Verbrennung von Kohle seit 1780 untersucht hatten, dauerte es bis in die frühen 1900er Jahre, bis die Prozesse für die branchenübergreifende Anwendung in Städten weltweit kommerzialisiert wurden.
Die Umwandlung von Kohle in Gas bei der Kohlevergasung stammt aus dem England des 19. Jahrhunderts. Während dieser Jahrzehnte verwendeten Bergleute Verfahren, die Kohle in Gegenwart von Sauerstoff und Dampf bei hohen Temperaturen zerkleinerten, um Gas zu erzeugen.
In den 1860er Jahren waren die Vereinigten Staaten dank groß angelegter Kohleförderprozesse in den Appalachen, in den Prärien des Mittleren Westens und sogar in den Cascades und Rockies zu einem Industrieriesen aufgestiegen.
Nachteile und Vorteile von Kohle
Die Nation war der größte Kohleproduzent der Welt, aber die Geschichte erinnert sich auch an eine dunklere Seite der Geschichte. Dampfschaufeln, Traktoren und Ausrüstungen für den Kohleabbau erodierten den Boden, während Eisenbahnen, Industrieanlagen und Wohnhäuser die Städte im ganzen Land verschmutzten.
Ärmere Gemeinden setzten auf billigere, schmutzigere Kohle, die sie direkt verwendeten, während die Eliteklasse der wohlhabenden Familien von den Vorteilen von Gas und Strom profitierte und die Kluft zwischen Arm und Reich vergrößerte. Die Arbeiterklasse überflutete Fabriken mit ungelernten Arbeitern unter gefährlichen Arbeitsbedingungen, was dazu führte, dass bis zum 20. Jahrhundert jedes Jahr Zehntausende Menschen auf Eisenbahnen, in Fabriken und in Kohleminen starben.
Der Industriesektor, der von einer so effektiven Nutzung der Energie der Erde profitiert hatte, wies neben den Vorteilen des Steinkohlenbergbaus auch diese lästigen Nachteile auf. Wenn Wissenschaftler und Ingenieure Methoden entwickelten, um Kohle für industrielle und wirtschaftliche Zwecke zu produzieren, wurde dies später zu effektiveren Techniken wie der Gewinnung von Öl und synthetischem Erdgas.
Da die Menschen die Vorteile und den Nutzen der Kohlevergasung verstanden haben, haben sie diese Innovationen entwickelt, um sie an ihre Bedürfnisse anzupassen. Dies geschah in Form größerer Pflanzen und durch die Entdeckung weiterer Kohlevorkommen auf der Erde. Es war jedoch nicht so einfach, die Kohlevergasung zu erreichen.
Die Nachteile und Vorteile der Kohlevergasung veranlassten die betroffenen Bürger und Regierungen zu Reaktionen durch Arbeiteraktivismus wie Streiks und Gewerkschaftsbildung. Neue Vorschriften und Institutionen, wie beispielsweise der Wunsch des US-Präsidenten Theodore Roosevelt nach einer verstärkten staatlichen Aufsicht über Unternehmen, breiteten sich zu Beginn des 20. Jahrhunderts im ganzen Land aus. Die Arbeitgeber haben sich gegen die Forderungen der Mittelschicht nach besseren Arbeitsbedingungen sowie angemesseneren Arbeitszeiten und Gehältern ausgesprochen. Die Industrialisierung brachte fortschreitende Reformen durch diese Herausforderungen der Arbeit.
Wissenschaft der Kohlevergasung
Bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts nahmen weitere Fortschritte in den Vereinigten Staaten und im Vereinigten Königreich zu. Die Umwandlung von Kohle in Gas unter Verwendung von festen Gasreaktionen umfasste hauptsächlich die Reaktion des Kohlenstoffs in Kohle mit Wasserdampf bei Drücken unter 10 MPa und Temperaturen über 750 ° C.
Bei der Kohlevergasung würden Wasserstoff, Ammoniak, Methanol und Kohlenwasserstoffe erzeugt und zusammen mit Dampf synthetisches Erdgas (SNG) erzeugt. Diese Reaktionen würden synthetische Gase erzeugen, die im Allgemeinen aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoffgas (H2).
In den 1930er Jahren setzte sich auch die unterirdische Kohlevergasung (UCG) durch. Insbesondere UCG verwendete ein Verfahren zum Zirkulieren von Vergasungsmitteln wie Luft, Sauerstoff und Wasser in die Kohle selbst. Dieser Prozess wandelte Kohle in nützliche Gase aus der Kohle selbst um, ohne dass das Material abgebaut werden musste.
Es würde eine Wärmezufuhr erfordern, um diese endothermen Reaktionen zu starten, indem eine Wärmequelle aus einem anderen Prozess verwendet wird oder ein Teil der Kohle selbst verbrannt wird. Die von den Gasen abgegebene Wärme könnte Motoren antreiben oder zur Erzeugung chemischer Produkte verwendet werden, von denen einige mit weniger Startkapital, geringeren Betriebskosten und weniger Bauzeit aus den Minen an die Erdoberfläche transportiert würden.
Die praktische Anwendung von UCG war und ist jedoch weiterhin durch das Fehlen quantitativer Kenntnisse des chemischen Prozesses selbst eingeschränkt. Dennoch nutzten die Ingenieure die Größe des Hohlraums, in dem sich die Kohle befand, um die freigesetzte Wärmeenergie zu maximieren, indem sie die Permeabilität des Hohlraummaterials erkannten, ohne dass sich der Hohlraum selbst auflöste.
Fortschritte in der Kohlevergasung
Fortschritte bei der Kohlevergasung im Laufe der Geschichte würden sicherstellen, dass die positiven Eigenschaften die negativen Eigenschaften der Kohle überwiegen, da diese für alle Anwendungen verwendet wird. Die Reformen auf politischer, sozialer und anderer Ebene würden die Hersteller dazu veranlassen, die menschliche Arbeitskraft als Kapitalressource in der Wirtschaft zu berücksichtigen, um neben Fortschritten in Wissenschaft und Technologie auch Kosten für das menschliche Leben zu vermeiden.
Die Fortschritte würden mit Konflikten wie dem Ludlow-Massaker von 1914 im Süden Colorados einhergehen, bei dem die Colorado National Guard 18 Männer, Frauen und Kinder tötete, während die Bergleute im Streik standen.
In den 1930er Jahren begannen sich Feldversuche für die beste Verwendung von Kohle zur Dampferzeugung auf der ganzen Welt auszubreiten. Die UdSSR hatte in den 1930er Jahren Pionierarbeit geleistet und breitete sich in den kommenden Jahrzehnten bald auch in Großbritannien, Spanien, China, Belgien und den USA aus. Die von den Forschern durchgeführten Durchführbarkeitsstudien wollten die Vorteile der Kohle nutzen, um die Effizienz und Effektivität zu verbessern.
Als Reaktion auf den Erdgasmangel in den 1970er und 1980er Jahren experimentierten die Forscher mit der Verwendung anderer Gase wie Luft oder Kohlendioxid. Dies würde dazu führen, dass neben hohen Temperaturen auch Wasserstoffgas mit einem Katalysator verwendet wird.
Kohlevergasungsmethoden wollten auch Verunreinigungen wie Schwefel und Quecksilber aus der Kohle entfernen, um sie zu einer effizienteren Energiequelle zu machen. Diese Methoden zur effizienteren Energienutzung führen dazu, dass die Asche aus der Kohlevergasung in ein Betonaggregat zurückgeführt und nicht auf eine Deponie verbracht wird.
Kombikreisläufe verwendeten den aus der Kohlevergasung erzeugten Dampf, um einen zweiten Generator anzutreiben und mit einem um 10-15% höheren Wirkungsgrad von 45-50% als herkömmliche Produktionsanlagen zu arbeiten. Der kombinierte Kreislauf würde die Kohlendioxidemission verringern und zu noch wirtschaftlicheren Entwicklungen führen, beispielsweise zur Abtrennung von Kohlendioxid von den anderen erzeugten Gasen.
Moderne Positive und Negative der Kohle
Innovationen im Prozess der Kohlevergasung haben versucht, bei jedem Schritt Verbesserungen zu erzielen. Die Bestimmung der geeigneten Temperatur, bei der ein Vergaser betrieben werden sollte, würde die Forscher dazu veranlassen, die Außenhülle von Vergaserkammern mit Infrarotkameras zu überwachen.
Sie könnten dann die Temperatur unter Verwendung einer kontinuierlichen Quelle von Temperaturdaten zusammen mit anderen Faktoren wie der Form der Vergaser und den verwendeten Materialien analysieren. Die Technologie des Herstellers Pepperl + Fuchs erfasst dies derzeit mit Systemen von bis zu 13 Kameras pro Vergaser.
Diese Fortschritte zeigen, wie die Gesellschaft die guten und schlechten Dinge an Kohle im Laufe der Geschichte abwägen kann.