ว่ากันด้วยพลังงานล้วนๆ : (๕) เทคโนโลยีถ่านหินสะอาด

กลับมาแล้วครับ สำหรับบทความพลังงาน หายไปซะตั้งนานเลยครับ (:

.

จากสัดส่วนการใช้พลังงานในการผลิตไฟฟ้า จะพบว่าโลกเราใช้ถ่านหินเป็นแหล่งพลังงานในการผลิตมากที่สุด แต่ในการใช้ถ่านหินนั้น ย่อมต้องเกิดผลเสียขึ้นเช่นกัน ไม่ว่าจะเป็นมลพิษจากก๊าซต่างๆ หรือ ฝุ่น ขี้เถ้า ในอากาศ ซึ่งส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากมาย (ก็ที่ออกมาประท้วงกันนั่นแหละ) :innocent:

และด้วยข้อหาที่มนุษย์เป็นสัตว์ประเสริฐ มนุษย์จึงพยายามคิดวิเคราะห์และพัฒนาเทคโนโลยีต่างๆ เพื่อที่จะแก้ไขปัญหาดังกล่าวขึ้น ซึ่งเทคโนโลยีที่ใช้กันนี้ เรียกว่า เทคโนโลยีถ่านหินสะอาด (แผนภาพ)

.

เทคโนโลยีถ่านหินสะอาด (Clean Coal Technology – CCT) หมายถึง กลุ่มเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้น เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำเหมือง การจัดการถ่านหิน และการใช้ประโยชน์จากถ่านหิน โดยให้มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเป็นที่ยอมรับได้ แต่ยังคงประสิทธิภาพและการประหยัด

โดยทั่วไปเทคโนโลยีถ่านหินสะอาดสามารถจำแนกออกเป็นกลุ่มๆ ซึ่งได้แก่

.

เทคโนโลยีก่อนการเผาไหม้ (Pre-combustion)

เทคโนโลยีในกลุ่มนี้เป็นการนำถ่านหินมาผ่านกระบวนการเพื่อลดปริมาณเถ้า, กำมะถัน และสิ่งเจือปนอื่นๆ ซึ่งในขณะเดียวกัน ก็เป็นการเพิ่มค่าความร้อนของถ่านหินก่อนนำไปเผา เราเรียกวิธีการนี้ว่า Coal Preparation, Coal Benefication หรือ Coal Upgrading ได้แก่ การทำความสะอาดโดยวิธีทางกายภาพ (Physical Cleaning or Washing) เช่น การล้างด้วยน้ำ, การทำความสะอาดโดยวิธีทางเคมี (Chemical Cleaning) เช่น การล้างด้วยสารเคมี และการทำความสะอาดโดยวิธีทางชีวภาพ (Biological Cleaning) เช่น การให้แบคทีเรียย่อยสลายสารที่ไม่ต้องการ
.

เทคโนโลยีระหว่างการเผาไหม้ (Combustion)

เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาเตาเผาและหม้อไอน้ำ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและลดมลพิษ เทคโนโลยีในกลุ่มนี้มีการพัฒนาหลายรูปแบบ เช่น

Pulverized Coal Combustion (PCC) เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตไฟฟ้า ถ่านหินจะถูกบดให้เป็นผง แล้วพ่นเข้าไปในเตาเผาพร้อมอากาศ ผลิตไอน้ำไปหมุนกังหันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ในปัจจุบันมีการพัฒนาเทคโนโลยีของเตาเผาเพิ่มประสิทธิภาพขึ้นถึงประมาณร้อยละ ๔๐ และในอนาคตเทคโนโลยี Advanced Pulverized Coal Combustion จะเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตถึงร้อยละ ๕๕ ทำให้ลดการใช้ถ่านหินลงได้มาก

Fluidized Bed Combustion (FBC) การเผาไหม้วิธีนี้ ผงถ่านหินและหินปูนจะถูกพ่นเข้าไปในหม้อไอน้ำพร้อมอากาศ ขณะเผาไหม้หินปูนจะทำหน้าที่คล้ายฟองน้ำดักจับกำมะถัน ซึ่งสามารถลดปริมาณซัลเฟอร์ไดออกไซด์ได้มากถึงร้อยละ ๙๐ นอกจากนี้อุณหภูมิของหม้อไอน้ำที่ใช้ในกระบวนการนี้ยังค่อนข้างต่ำ ซึ่งจะช่วยทำให้ลดปริมาณมลพิษจากไนโตรเจนถ่านหิน

Pressured Fluidized Bed Combustion (PFBD) เป็นการพัฒนาการเผาไหม้ถ่านหินแบบฟลูอิดไดซ์เบด(FBC) ภายใต้ความดันสูง เพื่อเพิ่มความร้อนและแรงดันไอน้ำ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตพลังงาน และยังมีการพัฒนาการเผาไหม้ถ่านหินแบบฟลูอิดไดซ์เบด(FBC) ภายใต้ความดันสูงชนิดฟองอากาศอีก (Bubbling Type PFBC)

Ultra Super Critical (USC) เป็นการใช้หม้อกำเนิดไฟฟ้าแรงดันสูง เพื่อกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ยังอยู่ระหว่างการพัฒนาประสิทธิภาพในการใช้งานอยู่

.

เทคโนโลยีหลังการเผาไหม้ (Post-combustion)

เทคโนโลยีเหล่านี้เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่เกิดขึ้นหลังจากถ่านหินเผาไหม้แล้ว ได้แก่

ระบบดักจับฝุ่น โดย Electrostatic Precipitator (ESP) ใช้หลักการไฟฟ้าสถิตย์ในการดักจับเถ้าลอย โดยให้ฝุ่นละอองมีประจุไฟฟ้าขั้วหนึ่ง และถังเก็บฝุ่นละอองมีประจุไฟฟ้าอีกขั้วหนึ่ง หรือใช้ไซโคลน(Cyclone) ในการแยกฝุ่น โดยใช้หลักของแรงเหวี่ยง เพื่อให้ก๊าซเกิดการหมุนตัว ฝุ่นจะถูกแยกออกมา สามารถใช้ร่วมกับหม้อไอน้ำแบบฟลูอิดไดซ์เบด หรือแบบ Pulverized นอกจากนี้อาจใช้อุปกรณ์ดักจับฝุ่นแบบถุงกรอง(Bag Filter)

ระบบการกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ โดย Flue Gas Desulfurization (FGD) เป็นกระบวนการกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ที่ออกมาพร้อมก๊าซทิ้ง สามารถแบ่งได้เป็นสามแบบ คือ แบบเปียก, แบบแห้ง และกึ่งแห้ง แต่กระบวนการแบบเปียกจะเป็นที่นิยมมาก ส่วนใหญ่ที่ใช้เป็นแบบ Limestone-Gypsum คือก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในก๊าซทิ้งจะทำปฏิกิริยากับน้ำหินปูน เกิดเป็นยิปซัม ซึ่งเป็นสารประกอบที่นำมาใช้ประโยชน์อื่นได้ เช่น ทำแผ่นยิปซั่ม หรือปูถนน และวิธีการนี้สามารถลดปริมาณก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ได้ถึงร้อยละ ๘๐ – ๙๐ เลยทีเดียว

การลดปริมาณก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ในก๊าซทิ้ง Selective Catalytic Reduction (SCR) เป็นกระบวนการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและมีประสิทธิภาพสูง ระบบนี้จะใช้แอมโมเนีย ทำปฏิกิริยากับก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ เกิดเป็นไนโตรเจนและน้ำ

.

เทคโนโลยีการแปรสภาพถ่านหิน (Coal Conversion)

ได้มีการศึกษาพบว่าการแปรสภาพถ่านหินให้เป็นก๊าซโดยกระบวนการ Gasification ทำให้สามารถนำก๊าซที่ได้ไปกำจัดกำมะถันออกก่อนที่จะเอาไปเผาไหม้ได้ ซึ่งเทคโนโลยีแบบนี้มีข้อดีอยู่หลายอย่าง ไม่ว่าจะเป็น ค่าใช้จ่ายในการกำจัดกำมะถันที่ต่ำลง ปริมาณของเสียจากการกำจัดก็น้อย และที่สำคัญคือ มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยลง นอกจากนี้ยังมีการศึกษาการแปรสภาพถ่านหินให้อยู่ในรูปของของเหลว Liquefaction ซึ่งมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับน้ำมันดิบอีกด้วย

Coal Gasification Technology เป็นกระบวนการออกซิเดชั่นถ่านหินเพียงบางส่วน โดยถ่านหินจะทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนหรืออากาศและไอน้ำ ภายใต้อุณหภูมิและความดันสูง ให้ก๊าซเชื้อเพลิง(Fual Gas) ซึ่งประกอบด้วยไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์เป็นส่วนใหญ่ จากนั้นนำมาทำให้สะอาด โดยแยกสารประกอบที่ไม่ต้องการ ก่อนนำก๊าซไปใช้ในโรงไฟฟ้าแบบกังหันก๊าซร่วมกับกังหันไอน้ำ ซึ่งเรียกว่า โรงไฟฟ้า Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) ให้ประสิทธิภาพสูงถึงร้อยละ ๔๕ – ๔๘

Coal Liquefaction Technology เป็นการแปรรูปถ่านหิน ให้อยู่ในรูปเชื้อเพลิงเหลว (Liquid Fuel) ที่สามารถนำมากลั่นในขบวนการกลั่นน้ำมัน สำหรับรถยนต์ และผลิตภัณฑ์อื่นๆ เช่น พลาสติก และสารละลายต่างๆ(Solvent)

Dimethyl Ether (DME) เป็นเทคโนโลยีสังเคราะห์เชื้อเพลิงสะอาด โดยนำก๊าซมีเทนที่ได้มาจากเหมืองถ่านหิน มาผ่านกระบวนการสังเคราะห์ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ใหม่ คือ DME ซึ่งมีคุณสมบัติเปรียบเสมือนกับ LPG (Liquefied Petroleum Gas), คาร์บอนไดออกไซด์ และเมธานอล

.

ในประเทศไทยของเรา ก็มีการใช้เทคโนโลยีถ่านหินเหมือนกัน เช่น โรงไฟฟ้าแม่เมาะ จังหวัดลำปาง ที่ใช้เชื้อเพลิงจากถ่านหินลิกไนต์ ใช้เทคโนโลยีประเภทหลังการเผาไหม้แบบ ESP และ FGD หรือที่โครงการโรงไฟฟ้ากระบี่ ก็ใช้เทคโนโลยีประเภทหลังการเผาไหม้แบบ FGD เหมือนกัน

การที่จะเลือกใช้เทคโนโลยีประเภทใดนั้น ต้องคำนึงถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเป็นอันดับแรกก่อนเสมอ เราต้องหาความเหมาะสมระหว่างเทคโนโลยีกับคุณสมบัติของถ่านหินก่อน บางเทคโนโลยีใช้ได้กับถ่านหินคุณภาพต่ำและปานกลาง บางเทคโนโลยีใช้ได้กับถ่านหินคุณภาพสูงเท่านั้น เป็นต้น

.

เทคโนโลยีถ่านหินสะอาด ในอนาคตจะแยกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากถ่านหินนำไปฝังเก็บไว้ใต้ดิน เป้าหมายสูงสุด คือ ไม่มีการปล่อยก๊าซมลภาวะอย่างสิ้นเชิง (Zero Emission)

ขอพลังจงอยู่กับท่าน

.
แหล่งอ้างอิง :nerd:

เอกสารเผยแพร่
• พลังงานสะอาดจาก…ถ่านหิน เทคโนโลยีเพื่ออนาคตไทย, ฝ่ายประชาสัมพันธ์ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

วารสาร
• ‘รักษ์พลังงาน, ฝ่ายประชาสัมพันธ์ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

เว็บไซต์
• http://www.eppo.go.th/coal/tech.html, สำนักงานนโยบายและแผนพลังงาน กระทรวงพลังงาน
• http://www.thaienergynews.com/Coal_Technology.asp, สำนักงานนโยบายและแผนพลังงาน กระทรวงพลังงาน
• http://www.dmf.go.th/petro_focus/coal.cleancoal.asp, กรมเชื้อเพลิงธรรมชาติ
• http://www.thaienv.com/th/index.php?option=com_content&task=view&id=433&Itemid=27, Thai Environment Website
• http://www.dede.go.th/dede/index.php?id=643, กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) กระทรวงพลังงาน

.
ฟังความอีกด้านครับ

• http://www.thaienv.com/th/index.php?option=com_content&task=view&id=440&Itemid=27, Thai Environment Website
• http://www.greenpeace.org/seasia/th/217865/228377/228439, กรีนพีซ เอเชียตะวันออกเฉียงใต้