استفاده از زغال سنگ برای تولید برق

بیشتر زغال سنگ در دنیا برای تولید برق استفاده می شود. پس از استخراج زغال سنگ، با قطار، لنج و کامیون به نیروگاه ها منتقل می شود. یک تسمه نقاله زغال سنگ را به یک پودر کننده می برد و در آنجا به نرمی پودر تالک آسیاب می شود. سپس زغال سنگ پودر شده به داخل محفظه احتراق دیگ دمیده می شود و در آنجا در دمای حدود 2550 درجه فارنهایت می سوزد. اطراف دیوارهای دیگ بخار لوله هایی پر از آب است. به دلیل گرمای شدید، آب به بخار فوق گرم (2000 درجه فارنهایت) با فشار بالا (1000 psi) تبخیر می شود. بخار از طریق یک توربین (که شبیه یک ملخ بزرگ است) که به یک ژنراتور متصل است می گذرد. بخار ورودی باعث چرخش توربین می شود و یک میدان مغناطیسی در داخل سیم پیچ های ژنراتور ایجاد می کند. این جریان الکتریکی را از طریق سیم پیچ ها به بیرون از نیروگاه از طریق خطوط انتقال هدایت می کند. پس از عبور بخار از محفظه توربین، در برج های خنک کننده خنک می شود و دوباره بخشی از چرخه آب/بخار می شود.

نحوه استفاده از زغال سنگ برای تولید برق در یک نیروگاه معمولی زغال سنگ با دیگ ذغال سنگ پودر شده.

کنترل انتشار

در ایالات متحده، گازهای تولید شده از احتراق زغال سنگ در دیگ (به نام گاز دودکش) باید برای حذف آلاینده های هوا قبل از رها شدن از طریق پشته نیروگاه به اتمسفر تصفیه شوند. مقررات فدرال میزان اکسیدهای نیتروژن (NOx ) ، دی اکسید گوگرد (SO 2 ) را محدود می کند.) و ذرات معلقی که می توانند از نیروگاه به هوا رها شوند. نیروگاه های مدرن و زغال سنگ از چندین دستگاه کنترل آلودگی برای کنترل گاز دودکش آزاد شده از دیگ استفاده می کنند. این دستگاه ها فیلترهای ساده یا دستگاه هایی نیستند که در لوله های اگزوز به پشته قرار می گیرند. بیشتر آنها ساختمان های بزرگ و گران قیمتی هستند که کارکردهای داخلی پیچیده ای دارند. جریان اگزوز از طریق این ساختارها هدایت می شود تا آلاینده ها قبل از انتشار به هوا کاهش یابد.

سیستم‌های معمولی کنترل آلودگی که برای پاکسازی گازهای گلخانه‌ای از یک نیروگاه زغال‌سنگ استفاده می‌شوند. گیاهان مختلف از فناوری های مختلف و ترتیبات مختلفی از فناوری ها استفاده می کنند.

واحدهای احیای کاتالیستی انتخابی و احیای غیرکاتالیستی انتخابی معمولاً برای کاهش NOx استفاده می‌شوند که به مه و مه کمک می‌کند. واحدهای احیای کاتالیستی انتخابی از آمونیاک بی آب گازی (NH 3 ) و کاتالیزورها برای کاهش شیمیایی انتشار NOx به نیتروژن گازی بی ضرر (N 2 ) و آب ( H 2 O ) استفاده می کنند. واحدهای احیای غیرکاتالیستی با تزریق اوره (CO(NH 2 ) 2 ) به جریان گاز بدون کاتالیزور، تشکیل NOx را کاهش می دهند. بویلرهای پیشرفته و تعویض سوخت نیز برای کاهش انتشار NOx استفاده می شود .

رسوب‌دهنده‌های الکترواستاتیک و کیسه‌های فیلتر برای به دام انداختن و کاهش ذرات در جریان گاز دودکش استفاده می‌شوند. ذرات موجود در جریان گاز ممکن است فقط میکرون اندازه داشته باشند. برخی از آنها 10 تا 100 برابر کوچکتر از عرض موی انسان هستند. کیسه‌های فیلتر از مجموعه‌ای از فیلترها برای به دام انداختن ذرات استفاده می‌کنند. اصل مشابه فیلترهای هوا در ماشین است. رسوب دهنده های الکترواستاتیک از صفحات باردار الکتریکی برای جذب ذرات از جریان گاز استفاده می کنند و بیش از 99 درصد از ذرات جامد در جریان گاز را جذب می کنند.

نحوه کار ESP در نیروگاه زغال سنگ اصلاح شده از Beechler and Jahnke (1981).

واحدهای گوگرد زدایی گاز دودکش (که معمولاً اسکرابر نامیده می شود) برای به دام انداختن و تبدیل گازهای گوگردی از جریان گاز دودکش استفاده می شود. انواع مختلفی از اسکرابر وجود دارد. برخی از پودر سنگ آهک خشک و برخی دیگر از دوغاب سنگ آهک مرطوب استفاده می کنند که مستقیماً در مسیر گاز دودکش پاشیده می شود. سنگ آهک با گوگرد موجود در گازهای موجود در پشته ها واکنش می دهد. ترکیب کربنات (سنگ آهک) و گوگرد، سولفیت کلسیم جامد (CaSO 3 ) و سولفات کلسیم (CaSO 4 ) را تشکیل می دهد - اساساً سنگ معدنی گچ (CaSO 4 •2H 2 ).0). گچ جامدی است که با اسپری‌های مایع مخلوط می‌شود و دوغاب تشکیل می‌دهد (در اسکرابرهای مرطوب) یا از گاز به پایین پشته‌ها می‌ریزد (در اسکرابرهای خشک). سپس خاکستر بادی جمع آوری می شود و یا دور ریخته می شود یا به عنوان یک محصول جانبی مورد استفاده قرار می گیرد (در بخش بعدی بحث می شود).

چگونه یک اسکرابر گوگرد زدایی از گاز دودکش مرطوب در یک نیروگاه زغال سنگ کار می کند. اصلاح شده از Beechler and Jahnke (1981).

انتشار گاز دیگری که به دلیل سهم آن در تغییرات آب و هوای جهانی باعث نگرانی شده است، دی اکسید کربن (CO 2 ) است. نیروگاه های زغال سنگ منابع نقطه ای بزرگی برای انتشار CO2 هستند. در حال حاضر، ایالات متحده انتشار CO 2 را تنظیم نمی کند ، اما مقررات پیشنهاد شده است، و فن آوری های مختلف برای تعیین قابلیت بالقوه آنها در حال آزمایش هستند. یک امکان ذخیره یا جداسازی کربن است