Publikováno Napsat komentář

Hutní Koks

Britský Přechod na Koks

Přijetí metalurgického koksu pro tavení železa byl určitě jeden z největších technických inovací moderní doby, jak to přerušil závislost na dřevo, otevřel cestu k obrovskému růstu pece kapacity a násobení roční výstupy, a osvobodil tavení místech od takových památek, proudy schopni napájení pece, měchy. Bylo několik důvodů, proč nahrazení uhlí koksem v anglických a velšských pecích bylo poměrně zdlouhavou záležitostí. Zpočátku to bylo snadné, Britský přístup k cenově dostupné dovozu z Pobaltských železa (ačkoli ruský tavení bylo provedeno převážně na Urale, zásilky přišla přes Sankt Peterburg), a první komerční využití paliva je uvedeno, že koks na bázi tavení není finančně atraktivní (Harris, 1988; Hyde, 1977).

Kokain byl poprvé použit v Anglii během prvních 1640s pro sušení sladu (úkol, který nemůže být provedeno s uhlím jako jeho spalování produkován velkým množstvím částic a síry, emise), a neúspěšné pokusy o jeho použití (a také z uhlí a rašeliny) v kovové tavení došlo v průběhu druhé poloviny sedmnáctého století, ale to bylo jen v roce 1709, když Abraham Darby (1678-1717) se stal osamělý průkopníkem tavení železné rudy s koksem. Hyde (1977) podává přesvědčivé vysvětlení, proč se anglicky ironmasters z první poloviny osmnáctého století nesledoval Darby příklad (jeho dvě pece v Coalbrookdale používá koks výhradně po 1720, a jeden z Wiley použity pouze koksu od roku 1733) před počátkem 1750.

i když některé 25 uhlí-palivo pece byly uzavřeny mezi 1720 a 1755, agregátní výstup z uhlí-taví železo vzrostl z téměř 19 000 na téměř 25 000 t během uplynulých 35 let. Důvodem nebylo ani žádné tajemství obklopující Darby je inovace, ani horší kvality koksu-tavené železo, ale podstatně vyšší provozní náklady koks-palivo pece a žádný zásadní rozdíl v nákladech na kapitál náklady z nové pece. Hyde (1977) spočítal, že provozní náklady obou procesů se může stát rovným koncem r. 1730, ale z důvodu velkého množství kokainu spotřebovaného celkové náklady byly ve prospěch uhlí pece až do počátku 1750.

Darby a jeho nástupci byli schopni, aby se koks na bázi tavení ziskové „navzdory vyšší náklady nového procesu, protože obdržely vyšší než průměrné příjmy z nových vedlejších produktů koksu, surového železa—tenkostěnné odlitky“ (Hyde, 1977, 40). Tato technika, patentovaný v roce 1707 před Darby začal jeho koksu hutní, těžil z vyšší tekutost Si bohaté koks-tavené železo, které by mohly být použity k výrobě mnohem tenčí hrnce (polovinu hmotnosti jako ty vyrobené z uhlí-taví železo) s menším počtem vad. Navíc, Hyde (1977) také dospěl k závěru, že výrobu bar železa z koksu, surového železa byla dražší, než dělat z uhlí, litinový, protože bývalý tekutý kov obsahoval více křemíku.

Král (2011) revisited Hyde (1977) vysvětlení a jeho podrobné zkoumání Coalbrookdale obchodní záznamy (existující ve čtyři účetní knihy) a potvrzuje závěr, pokud jde o náklady surového železa taví pomocí koksu, ale zjistil, že stejný argument se nevztahuje na výrobu bar železa. Účetní knihy ukazují enormní spotřeby koksu v Coalbrookdale pece v průběhu roku 1720 a jeho postupný pokles během 1730. Ale účty, a srovnání s jinými kováren, ukazují, že špatný výkon Coalbrookdale podniku není vzhledem k inherentní problémy s kolou-taven surového železa, ale spíše na prokazatelný fakt, že to byla malá a neefektivně fungující podnik.

zpoždění v rozšířeném přijetí koksu bylo tedy do značné míry otázkou ceny barového železa: „Ať už technické problémy existovaly v používání koksu, surového železa v kovárnách na počátku 1720, tyto byly zřejmě překonat do konce desetiletí, ale depresivní stav žehlička obchodu odradit zavedení na trh koksu-taven forge surové železo, dokud průmysl těží z ekonomického oživení v 1750s. Že oživení lze částečně připsat švédské omezení jejich výroby železa, který začal o několik let dříve“ (Král, 2011, 154). Angličtí výrobci reagovali téměř okamžitě stavbou nových pecí na koks po polovině 1750.let. V letech 1750 až 1770 bylo postaveno téměř 30 pecí na bázi koksu a jejich podíl na produkci surového železa vzrostl z pouhých 10% na 46% (král, 2005).

byl To epochální změna, od závislosti na zdroj, který byl obnovitelných zdrojů ale již v krátké dodávky v mnoha oblastech a jejichž maximální reálné využití nelze podporovat budoucí rozšíření výroby železa na závislost na neobnovitelných paliv, které by mohly být vyrobeny levně z bohaté zásoby uhlí a jehož výstup může být zmenšen, aby se splnit všechny předvídatelné rozšíření železa a průmyslu. A náhrady odstraněn tlak na kontinentální lesy: Madureira (2012) spočítali, že v roce 1820 52% Belgie zalesněné oblasti byl použit k výrobě metalurgického uhlí, a to i v mnohem větší a mnohem více zalesněná, Francie a Švédsko byly akcie o 15% do roku 1840.

nemožnost dlouhodobé závislosti na dřevěném uhlí je snadno ilustrována příslušnými výpočty pro mimořádně bohaté Spojené státy. USA celostátní žehlička výstup statistik začal v roce 1810, kdy tavení 49,000 t surového železa spotřebované (za předpokladu, že průměrné tempo 5 kg uhlí, nebo nejméně 20 kg dřeva na kg tekutého kovu) o 1 Mt dřeva. I kdyby to dřevo musí pocházet z přírodních old-růst dřevin ukládání kolem 250 t/ha (Hnědá, Schroder, & Birdsey, 1997), a i když všechny nadzemní phytomass byly použity v charcoaling, na ploše téměř 4000 km2 (čtverec o straně téměř 63 km) by měl být vymazán každý rok udržet úroveň produkce. Bohatí NÁS lesy by mohly podpořit ještě vyšší rychlost a tím 1840 všechny NÁS železa byla stále taven s uhlím, ale po následné rychlé přepnutí na koks pod napětím téměř 90% výroby železa do roku 1880 a budoucí zvýšení výroby železa by neměla být založena na uhlí, v roce 1910—s železnou výstup na Mt 25, a dokonce i s mnohem nižší poplatky 1,2 kg uhlí a 5 kg dřeva za kg horkého kovu—země by vyžadovalo 125 Mt dřeva za rok.

tento požadavek sám (bez ohledu na dřevěné uhlí je třeba pro další zpracování kovů), by bylo nutné (i s vysokou průměrný přírůstek 7 t/ha v přírodní lesy) roční těžbě dřeva z téměř 180.000 km2 lesa (Smil, 1994). Tato oblast by se rovnala Missouri nebo Oklahomě (nebo třetině Francie), a pokud by to byl čtverec, jeho strana by šla z Philadelphie do Bostonu nebo z Paříže do Frankfurtu. Je zřejmé, že ani Amerika bohatá na lesy to nemohla udělat. Navíc nemohlo být pochyb o jeho nadřazenosti jako metalurgického paliva. Koks se vyrábí zahříváním vhodné druhy černého uhlí (musí mít nízkým obsahem popela a nízkým obsahem síry) v nepřítomnosti kyslíku: tento pyrolýza (destruktivní destilace), disky z prakticky všech těkavých látek, a zanechává za sebou téměř čistý uhlík s nízkou zdánlivou hustotou jen o 0,8–1 g/cm3, ale s vyšší výhřevností na 31 až 32 MJ/kg, což je zhruba dvakrát tolik energie hustá jako vzduch-sušené dřevo, ale pouze mírně vyšší hustota energie než nejlepší uhlí.

stejně jako u většiny technických pokroků byla účinnost raných metod výroby koksu velmi nízká. Po více než století byl standardní způsob výroby koksu v uzavřených úlových pecích (Sexton, 1897; Washlaski, 2008). Tyto polokoule struktur (Americké úly měl průměr asi 3,8 m) byly obvykle postaveny v bankách (tzv. baterie, s Americkými baterie nakonec s 200 až 300 včelstev), často do svahu (což je jednodušší zakrýt zeminou), a to vždy s silné přední opěrné zdi. Po 4 nebo 5 dnech předehřívání (první se dřevem, pak uhlím) startér palivo byl odstraněn, přední dveře byly zazděné do dvou třetin jejich výšky, a pece byli obviněni z uhlí. Průměrná cena za standardní troubě bylo 5-5.5 t, naložené uhlí byla vyrovnána s železnou tyč, dveře byly zazděné a zapečetěné s hlínou, a za další 2 až 3 dny (pálení období pohybovala mezi 40 a 75 h) pomalu hořící úl trouby svítí noční oblohou s oranžovým-načervenalá záře a vypouštěné horké plyny přes jejich otevřené vrcholy (trunnel hlavy).

jakmile byl řízený hořící koks ukončen kalením vodou, byly dveře rozbity a palivo bylo odstraněno z úlů, které byly transportovány do vysokých pecí. Rané koksování úlu spotřebovalo až 2 t uhlí na tunu koksu; později se výnos zvýšil na 60% a nakonec na asi 70%. Schopnost koksu podporovat těžší náboje rudy a vápence umožnila vybudovat vyšší vysoké pece s většími kapacitami a vyššími výkony, což zase zvýšilo poptávku po koksu. Některé z těchto raných koksovacích pecí používá Newcomen je neefektivní parní motory, a po roce 1776 šíření koksu na bázi tavení byla výrazně podporovaný přijetí Watt parní motory jako řidiči silnější měchy: byly použity tímto způsobem v roce 1782 a od roku 1790 Anglie a Walesu měl 83 koks-palivo pece v provozu a 71 měl parou poháněné měchy (Hyde, 1977). Pece na uhlí však nezmizely: v roce 1810 stále tavily jednu třetinu anglického a velšského železa.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.