เนื่องจากปัจจุบัน สภาวะการใช้พลังงานของประเทศเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง อันเป็นผลจากการเพิ่มจำนวนของประชากรโลก รวมถึงการ พัฒนาและการขยายตัวในภาคธุรกิจและอุตสาหกรรม
|
ธิระศักดิ์ เสภากล่อม |
| . |
| . |
|
เนื่องจากปัจจุบัน สภาวะการใช้พลังงานของประเทศเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง อันเป็นผลจากการเพิ่มจำนวนของประชากรโลก รวมถึงการ พัฒนาและการขยายตัวในภาคธุรกิจและอุตสาหกรรม ในขณะที่น้ำมันซึ่งเป็นทรัพยากรทางพลังงานหลักนั้น มีปริมาณสำรองลดลง อีกทั้งยังมีราคาสูงขึ้นเรื่อย ๆ การผลิตถ่านหินเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมและการผลิตไฟฟ้าจึงมีความสำคัญ |
| . |
|
เนื่องจากการใช้เชื่อเพลิงจากถ่านหินมีต้นทุนที่ต่ำกว่า และปริมาณสำรองของถ่านหินยังมีอยู่เป็นจำนวนมาก จึงทำให้ถ่านหินกลายเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญตั้งแต่ในอดีตมาจนถึงปัจจุบัน อุตสาหกรรมถ่านหินซึ่งรวมทั้งการสำรวจ การผลิตและการใช้นั้นได้มีการพัฒนากันมาอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะในประเทศที่เป็นผู้นำทางด้านเศรษฐกิจอุตสาหกรรม เช่น สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่นและกลุ่มประเทศในยุโรป |
| . |
|
สำหรับภายในประเทศไทยนั้นถึงแม้จะมีปริมาณสำรองถ่านหินอยู่มากกว่า 2,000 ล้านตัน แต่ส่วนใหญ่เป็นถ่านหินที่มีชั้นคุณภาพต่ำ ตั้งแต่ลิกไนต์ (Lignite) จนถึง ซับบิทูมินัส (Sub-bituminous) อีกทั้งภาพลักษณ์ที่ไม่ดีด้านผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในอดีตทำให้การใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงมีปริมาณไม่มากหากเปรียบเทียบกับประเทศอื่น ๆ |
| . |
|
อย่างไรก็ตามในอนาคตคาดว่าจะมีการใช้ถ่านหินเพิ่มขึ้น เนื่องจากเป็นเชื้อเพลิงที่มีราคาถูกและมีปริมาณสำรองมากเมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงชนิดอื่น แต่ทั้งนี้การนำถ่านหินมาใช้ผลิตพลังงานจะต้องใช้ควบคู่กับเทคโนโลยีถ่านหินสะอาดเพื่อกำจัดสารพิษที่ปลดปล่อยออกมาในกระบวนการผลิตและการใช้ถ่านหิน |
| . |
| การกำเนิดของแหล่งถ่านหิน |
|
เมื่อย้อนเวลากลับไปในอดีตนับร้อยล้านปี บริเวณที่เป็นหนอง บึงแอ่งน้ำ หรือที่ชื้นแฉะนั้น เป็นสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยให้เกิดมีพืชเกิดขึ้นและอาศัยอยู่อย่างหนาแน่น เมื่อพืชเหล่านั้นตายลงก็ทับถมกันอยู่ใต้หนองน้ำนั้นเอง วงจรชีวิตเหล่านี้เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า ติดต่อกันเป็นเวลานานแสนนาน เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงของผิวโลกตามกาลเวลา ก็ทำให้แผ่นดินบริเวณนี้ทรุดตัวลงจากพืชที่สะสมอยู่ก่อนแล้วจึงถูกบีบอัดจากโคลนและตะกอนดินที่อยู่ด้านบน เกิดการทับถมลึกลงไปอย่างนั้นเป็นเวลาหลายล้านปี |
| . |
|
และเมื่อได้รับความร้อนและแรงกดดันจากภายในโลกทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและฟิสิกส์ น้ำและของเหลวถูกระเหยออกไปจนแปรสภาพไปเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนหรือถ่านหินในที่สุด กระบวนการทางธรรมชาติไม่ได้หยุดอยู่เพียงเท่านั้น การเคลื่อนตัวของเปลือกโลกอย่างต่อเนื่อง |
| . |
|
ตลอดจนน้ำหนักของดินและหินที่สะสมตัวอยู่ด้านบนจึงกดอัดจนชั้นของถ่านหินจมลึกลงไปเรื่อย ๆ และนี่จึงเป็นเหตุผลให้ถ่านหินฝังตัวลึกลงไปใต้ดินและเรียงตัวกันเป็นชั้น ๆ กระบวนการเหล่านี้ต้องอาศัยเวลานับล้าน ๆ ปี ถ่านหินนั้นมีคุณลักษณะที่แตกต่างกัน ออกไปในแต่ละแห่งขึ้นอยู่กับลักษณะชนิดของพืชพันธุ์ไม้ ในบริเวณแหล่งกำเนิด สภาพภูมิศาสตร์ และธรณีวิทยา และโดยเฉพาะอย่างยิ่งระยะเวลาของการถับถม ซึ่งเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุด |
| . |
| ประเภทของถ่านหิน |
|
จากการทับถมและสะสมตัวของซากพืช ก่อกำเนิดเป็นขุมพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลที่สำคัญ อันเป็นทรัพยากรที่ทรงคุณค่าต่อประชากรโลกมาจนถึงทุกวันนี้ ถ่านหินมีแหล่งกระจายอยู่ทั่วโลก และถ่านหินในแหล่งบริเวณต่าง ๆ ทั่วโลกนั้น ก็มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันออกไปตามก่อกำเนิดของธรรมชาติ ชนิดของพันธุ์พืชที่มาถับถมกันอยู่ตั้งแต่แรกเริ่ม สภาพทางภูมิศาสตร์และทางธรณีวิทยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งระยะเวลาและการทับถม สิ่งเหล่านี้ล้วนมีผลต่อการแปรสภาพซากพืชมาเป็นถ่านหินที่มีคุณลักษณะที่แตกต่างกันไป |
| . |
|
อย่างไรก็ตาม ระบบที่นิยมใช้กันมากในปัจจุบันได้แก่ การจำแนกถ่านหินตามลำดับชั้น (Rank) ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ถึงความสมบูรณ์ในการเปลี่ยนสภาพจาก ซากพืชพันธุ์ไม้กลายเป็นถ่านหิน (Degree of Coalification and Metamorphism) |
| . |
|
ในการจำแนกถ่านหินตาม Rank นี้ถ้าเป็นถ่านหินประเภท High Rank Coal จะถูกจัดตามเปอร์เซ็นต์ Fixed Carbon (Dry Basis) แต่ถ้าเป็น ถ่านหินประเภท Low Rank Coal จะถูกจัดตาม Calorific Value (Moist Basis) |
| . |
|
สำหรับการเปลี่ยนแปลงสัดส่วนปริมาณของสารในกระบวนการกลายเป็นถ่านหินแสดงไว้ดังรูป ซึ่งจะเห็นได้ว่า เมื่อกระบวนการนี้ดำเนินไป เปอร์เซ็นต์ คาร์บอนจะเพิ่มขึ้น แต่เปอร์เซ็นต์ของสารอื่นจะลดลง |
| . |
|
รูปที่ 1 แสดงการเปลี่ยนแปลงสัดส่วนของสารองค์ประกอบในกระบวนการ Coalification |
| . |
|
1. ถ่านพีท (Peat) เป็นวิวัฒนาการในขั้นแรกของการเกิดถ่านหิน พีทมีลักษณะพรุนและอ่อนนุ่ม มีความชื้นสูง ส่วนมากจะนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงผลิตไฟฟ้าในต่างประเทศ และใช้กับทางด้านเกษตรกรรมในรูปของปุ๋ยอินทรีย์ |
| . |
|
2. ลิกไนต์ (Lignite) เป็นถ่านหินที่แปรสภาพมาจากถ่านพีทเพราะเกิดการทับถมสะสมตัวกันเป็นเวลายาวนานขึ้น ถือเป็นถ่านหินที่มีคุณภาพต่ำ เพราะให้ค่าความร้อนน้อย มีปริมาณออกซิเจนค่อนข้างสูงและมีค่าความชื้นสูงถึง 30-40% นิยมใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงงานอุตสาหกรรม และโรงไฟฟ้าที่อยู่ไม่ไกลจากแหล่งผลิตถ่านหิน |
| . |
|
3. ซับบิทูมินัส (Sub-bituminous) มีลักษณะสีดำคล้ายขี้ผึ้ง มีปริมาณความชื้นประมาณ 10% มีค่าความร้อนที่สูงกว่าลิกไนต์เหมาะสำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิงผลิตกระแสไฟฟ้า |
| . |
|
4. บิทูมินัส (Bituminous) เป็นถ่านหินที่มีเนื้อแน่น แข็ง และมักประกอบด้วยชั้นของถ่านหินสีดำสนิทที่มีลักษณะเป็นมันวาว มีปริมาณคาร์บอน 69-86% มีค่าความชื้นต่ำประมาณ 1.5-7% มีค่าความร้อนค่อนข้างสูง นิยมใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงงานอุตสาหกรรมและโรงไฟฟ้าที่อยู่ไกลจากแหล่งผลิต และนอกจากนี้ยังสามารถนำไปกลั่นเพื่อผลิตก๊าซถ่านหิน ซึ่งรวมถึงผลิตถ่านโค้กซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่ใช้ในการหลอมโลหะด้วย |
| . |
|
5. แอนทราไซต์ (Anthracite) เป็นถ่านหินที่แปรเปลี่ยนสภาพมาจากบิทูมินัส ถือเป็นถ่านหินที่มีคุณภาพดีที่สุด เนื่องจากให้ค่าความร้อนสูงมาก มีปริมาณคาร์บอนสูงถึง 86% และมีปริมาณความชื้นต่ำ นิยมนำมาใช้ในอุตสาหกรรมที่ต้องการความร้อนสูง เช่น การถลุงเหล็ก เป็นต้น |
| . |
| . |
| การสำรวจหาแหล่งถ่านหิน |
|
การสำรวจหาแหล่งถ่านหินนั้น จะเริ่มจาก การสำรวจทางธรณีวิทยาพื้นผิว โดยนักธรณีวิทยาจะรวมรวมและศึกษาเอกสารทางวิชาการที่มีอยู่ก่อนแล้ว จากนั้นจึงจัดทีมเข้าไปในพื้นที่ เพื่อศึกษาการวางตัวของชั้นหิน และลักษณะโครงสร้างทางธรณีวิทยาที่สำคัญ หากพบถ่านหินในบริเวณที่ทำการสำรวจก็จะจัดเก็บตัวอย่างมาศึกษาและวิเคราะห์คุณภาพซึ่งหากผลการสำรวจบ่งชี้ว่า พื้นที่นั้นน่าจะมีการสะสมตัวของแหล่งถ่านหินที่มีศักยภาพ |
| . |
|
นักธรณีวิทยาจะนำข้อมูลดังกล่าวไปวางแผนเพื่อทำการ สำรวจทางธรณีฟิสิกส์ ซึ่งเป็นการสำรวจในขั้นที่ละเอียดมากขึ้นต่อไป สำหรับพื้นที่ขนาดใหญ่การสำรวจธรณีฟิสิกส์จะช่วยให้การศึกษาโครงสร้างทางธรณีวิทยาของแหล่งถ่านหินทำได้สะดวกและรวดเร็วยิ่งขึ้น การสำรวจทางธรณีฟิสิกส์ที่นิยมนั้นมีสองวิธีคือ |
| . |
|
1. การสำรวจโดยการวัดความโน้มถ่วง (Gravity Survey) เป็นการสำรวจหาขนาดและลักษณะของแอ่งสะสมตะกอน โดยคุณสมบัติในด้านความหนาแน่นที่แตกต่างกันของชั้นหิน เพื่อศึกษาขนาด ทิศทางหลักและความลึกโดยสังเขปของแอ่งสะสมตัวของตะกอน ส่วนใหญ่วิธีนี้จะใช้กับพื้นที่สำรวจขนาดใหญ่ การสำรวจประเภทนี้ในประเทศไทยไม่ค่อยแพร่หลายนัก |
| . |
|
2. การสำรวจโดยวิธีการวัดคลื่นความสะเทือน (Seismic Survey) เป็นการสำรวจโดนอาศัยคุณสมบัติในด้านความสามารถในการสะท้อนเสียงที่ต่างกันของชั้นหินต่าง ๆ เพื่อศึกษาความต่อเนื่องของชั้นหิน ชั้นถ่านหิน และโครงสร้างทางธรณีวิทยาของชั้นหินในบริเวณนั้น ๆ เป็นวิธีการสำรวจที่ค่อนข้างเป็นที่นิยมแพร่หลายในการสำรวจถ่านหิน |
| . |
|
ผลการสำรวจจะช่วยให้ทราบขอบเขตการวางตัวของชั้นถ่านหิน ลำดับการวางตัวของตะกอนทั้งแอ่ง ความต่อเนื่องของการวางตัวหรือสะสมตัวของชั้นถ่านหิน รวมไปถึงลักษณะโครงสร้างสำคัญอื่น ๆ เช่น แนวรอยเลื่อน หรือรอยโค้งของชั้นหิน เป็นต้น |
| . |
|
ส่วนใหญ่การสำรวจประเภทนี้มักใช้กับการสำรวจในพื้นที่ขนาดใหญ่ที่มีผลการสำรวจที่บ่งชี้ว่าเป็นแหล่งที่มีการสะสมตัวของถ่านหิน การแปลความหมายข้อมูลจากการสำรวจ Seismic Survey จะต้องใช้ประกอบกับข้อมูลหลุมเจาะสำรวจในพื้นที่นั้น ๆ เพื่อความถูกต้อง และแม่นยำของการแปลความหมายผลการสำรวจ และหากว่าแหล่งที่สำรวจพบนั้น เป็นแหล่งถ่านหินขนาดใหญ่และมีคุณภาพ การวางแผนเจาะสำรวจลึกลงไปใต้ผืนดินก็จะมีขึ้นในลำดับต่อไป |
| . |
|
การเจาะสำรวจถ่านหิน หลังจากที่ได้ทำการสำรวจธรณีวิทยาพื้นผิวอย่างละเอียดแล้ว หากพบว่าพื้นที่ใดมีแหล่งถ่านหินสะสมตัวอยู่มากพอสมควร งานในขั้นต่อไปก็คือการเจาะสำรวจ ซึ่งจะเริ่มตั้งแต่การติดตั้งแท่นเจาะสำรวจ จากนั้นจะใช้ท่อเจาะรูกลวงเจาะเข้าไปในพื้นดินผ่านชั้นหินลึกลงไปถึงช่วงที่ถูกกำหนดไว้ เมื่อดึงท่อเจาะสำรวจขึ้นมาก็จะได้แท่งตัวอย่างของชั้นหินในจุดต่าง ๆ ของแหล่งที่ทำการสำรวจ |
| . |
|
โดยนักธรณีวิทยาจะนำแท่งตัวอย่างเหล่านี้ไปศึกษาและบันทึกข้อมูลต่าง ๆ เช่น ระดับความลึก ความหนาและลักษณะของชั้นถ่านหิน รวมทั้ง เก็บตัวอย่างมาวิเคราะห์เพื่อตรวจสอบคุณภาพและปริมาณสำรองของแหล่งถ่านหินที่ขุดพบให้ใกล้เคียงกับความเป็นจริงที่สุด ซึ่งจะนำไปใช้เป็นข้อมูลประกอบในการวางแผนของการทำเหมืองอย่างถูกต้องต่อไป |
| . |
|
การสำรวจขั้นรายละเอียด เป็นการสำรวจเพื่อศึกษาเพิ่มเติมในด้านต่าง ๆ เพื่อการพัฒนาแหล่งถ่านหินนั้น ๆ เช่นการสำรวจเพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการทำเหมือง ประกอบด้วย การสำรวจด้านวิศวกรรมเหมืองแร่ เพื่อวางแผนการทำเหมืองและสิ่งก่อสร้างต่าง ๆ ด้านอุทกวิทยา ศึกษาน้ำบนดิน และน้ำใต้ดิน ศึกษาทางวิศวกรรมของชั้นหิน ศึกษาผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการทำเหมืองและการป้องกัน ศึกษาด้านเศรษฐศาสตร์ความค่าต่อการลงทุนทำเหมือง เป็นต้น |
| . |
| . |
| การผลิตถ่านหิน |
| เทคนิคการทำเหมืองถ่านหินเพื่อนำถ่านหินที่สำรวจพบขึ้นมาใช้ประโยชน์นั้นมีสองประเภทด้วยกัน นั่นคือ |
|
1. การทำเหมืองเปิด (Open Pit Mine) เป็นวิธีที่เหมาะสำหรับประเทศไทยเพราะมีแหล่งถ่านหินสะสมตัวอยู่ในระดับความลึกไม่มากนัก การทำเหมืองจะเริ่มจากการเปิดหน้าดินที่ปิดทับชั้นของถ่านหินอยู่ออกก่อน ความลึกของชั้นดินที่ต้องเปิดออกนั้นขึ้นอยู่กับความลึกที่ชั้นของถ่านหินฝังตัวอยู่ จากนั้นจึงตักถ่านหินขึ้นมาใช้ประโยชน์ ซึ่งเป็นวิธีการที่ง่ายที่สุดและต้นทุนต่ำที่สุด |
| . |
|
2. การทำเหมืองใต้ดิน (Underground Coal Mine) ในบริเวณที่ชั้นถ่านหินอยู่ในระดับลึกมาก ไม่สามารถทำเป็นเหมืองเปิดได้ อาจต้องทำเป็นเหมืองใต้ดิน โดยการขุดอุโมงค์ลงไปใต้ดินเพื่อใช้เครื่องมือชนิดพิเศษขุดตักและลำเลียงถ่านหินขึ้นมาโดยสายพาน |
| . |
|
การทำเหมืองถ่านหินใต้ดินเป็นการทำเหมืองที่ต้องลงทุนสูงและต้องมีการวางแผนการทำเหมืองอย่างรัดกุมที่สุดเพื่อป้องกันอันตรายจากการระเบิดในเหมืองเนื่องจากการสะสมตัวของก๊าซในชั้นถ่านหินเองและการถล่มของชั้นหิน เป็นต้น จึงต้องมีการศึกษาธรณีวิทยาและธรณีวิศวกรรมของพื้นที่นั้น ๆ อย่างละเอียด |
| . |
|
นอกจากการทำเหมืองถ่านหินแล้ว ในปัจจุบันได้มีการศึกษาวิจัยในด้านต่าง ๆ มากมายเพื่อลดผลกระทบจากการพัฒนาใช้ประโยชน์ถ่านหิน เช่นการแปรสภาพถ่านหินเป็นก๊าซ (Coal Gasification) การทำถ่านหินผงผสมน้ำ (Coal Liquid Mixture) เพื่อลดมลภาวะและเพิ่มความสะดวกต่อการขนส่ง และการนำก๊าซมีเทนที่มีอยู่ในชั้นถ่านหินมาใช้เป็นเชื้อเพลิง เป็นต้น |
| . |
| การใช้ประโยชน์จากถ่านหินในอุตสาหกรรม |
|
นับตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันโดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุคที่อุตสาหกรรมมีการขยายตัวอย่างรวดเร็ว ถ่านหินถือเป็นกลไกหนึ่งที่ช่วยขับเคลื่อนให้เกิดการพัฒนาอย่างสมบูรณ์ มีปัจจัยหลายประการด้วยกันที่ทำให้ปริมาณการใช้ประโยชน์จากถ่านหินขยายตัวเพิ่มขึ้น และเป็นที่นิยมอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรม เนื่องจากถ่านหินเป็นทรัพยากรที่มีปริมาณสำรองสูงมาก สามารถนำมาใช้ได้นับอีกหลายร้อยปี ทั้งยังมีราคาถูก |
| . |
|
และปัจจุบันมีวิธีการบริหารจัดการให้เกิดความปลอดภัยในการเก็บรักษาและการขนส่งอย่างได้ผล ประโยชน์หลักของถ่านหินนั้นคือการนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิง โดยเฉพาะการใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อสร้างพลังงานความร้อนในการผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งนับเป็นสาธารณูปโภคพื้นฐานที่มีความจำเป็นต่อการดำเนินชีวิตในปัจจุบัน กว่า 1 ใน 3 ของไฟฟ้าที่ใช้ในโลกทุกวันนี้ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงในการผลิตทั้งสิ้น |
| . |
|
สำหรับภูมิภาคเอเชียประมาณร้อยละ 60 ของกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้มาจากโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง (สำหรับในปี พ.ศ. 2548 ประเทศไทยใช้ถ่านหินรวมทั้งสิ้น 29.6 ล้านตัน เป็นถ่านหินที่ผลิตในประเทศ 21 ล้านตัน และถ่านหินนำเข้า 8.6 ล้านตัน ถ่านหินที่ผลิตในประเทศใช้ในการผลิตไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย 16.57 ล้านตัน) นอกจากนี้ถ่านหินยังใช้เป็นเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมต่าง ๆ มากมาย |
| . |
|
อาทิเช่น อุตสาหกรรมเหล็กกล้า ซึ่งต้องใช้ความร้อนสูงจึงนิยมนำถ่านหินประเภทบิทูมินัสและแอนทราไซต์ ซึ่งให้ค่าความร้อนมาใช้ อุตสาหกรรมปูนซิเมนต์ เป็นอีกหนึ่งอุตสาหกรรมที่นิยมใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงเนื่องจากมีราคาถูกจึงสามารถลดต้นทุนในการผลิตได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ถ่านหินยังใช้กับอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่ต้องใช้หม้อต้มน้ำหรือบอยเลอร์ในกระบวนการผลิต รวมไปถึงอุตสาหกรรมปูนขาวและการบ่อมใบยาสูบที่นำถ่านหินมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในเตาเผาเช่นกัน |
| . |
|
นอกจากประโยชน์ด้านเชื้อเพลิงแล้ว เรายังสามารถนำถ่านหินมาใช้ประโยชน์ในด้านอื่น ๆ ได้อีกมาก เช่น การทำถ่านสังเคราะห์ (Activated Carbon) ซึ่งเป็นสารดูดกลิ่นใช้ในเครื่องกรองน้ำและเครื่องใช้ต่าง ๆ ที่ต้องการประโยชน์ด้านการดูดซับกลิ่น การทำคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber) ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความแข็งแกร่ง แต่มีน้ำหนักเบา เช่น การทำเครื่องร่อน การทำอุปกรณ์กีฬา เช่น ด้ามไม้กอล์ฟ ไม้แบดมินตัน ไม้เทนนิส เป็นต้น |
| . |
|
การใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง นอกจากการเผาไหม้โดยตรงแล้ว ยังสามารถแปรสภาพถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงเหลว (Coal Liquefaction) หรือ เป็นแปรสภาพก๊าซ (Coal Gasification) ซึ่งเป็นการใช้ถ่านหินแบบเชื้อเพลิงเชื้อเพลิงสะอาดเพื่อช่วยลดมลภาวะจากการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงได้อีกทางหนึ่ง |
| . |
|
ภายใต้กระบวนการแปรสภาพถ่านหินจะสามารถแยกเอาก๊าซที่มีฤทธิ์เป็นกรดหรือเป็นพิษและสารพลอยได้ต่าง ๆ ที่มีอยู่ในถ่านหินนำไปใช้ประโยชน์อื่นได้อีก เช่น กำมะถันใช้ทำกรดกำมะถันและแร่ยิปซั่ม แอมโมเนียใช้ทำปุ๋ยเพื่อเกษตรกรรม เถ้าถ่านหินใช้ทำวัสดุก่อสร้าง เป็นต้น |
| . |
| ปริมาณการผลิต การใช้และการนำเข้าถ่านหิน |
| * การผลิตและการใช้ถ่านหิน |
|
เนื่องจากประเทศไทยประสบปัญหาเศรษฐกิจตั้งแต่ปี พ.ศ.2540 ทำให้แนวโน้มของปริมาณการผลิต การใช้และการนำเข้าถ่านหินลดลง จนถึงปี พ.ศ.2543 จึงมีปริมาณการผลิตถ่านหินในประเทศสูงขึ้น เนื่องจากการฟื้นตัวของเศรษฐกิจ และต่อมาปี พ.ศ.2544 ปริมาณการใช้ถ่านหินในประเทศจึงสูงขึ้นตามลำดับ จากข้อมูลการผลิตและการนำเข้าถ่านหิน ปี พ.ศ.2549 |
| . |
|
เมื่อคิดผลผลิตถ่านหินในประเทศไทยแยกเป็นแต่ละแอ่งจะพบว่า ปี 2545 แอ่งแม่เมาะ จังหวัดลำปาง สามารถผลิตถ่านหินได้สูงสุดถึง 83 เปอร์เซ็นต์ของผลผลิตรวมทั้งประเทศ พบว่าได้นำไปใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าถึง 63 เปอร์เซ็นต์ อีก 37 เปอร์เซ็นต์ จะนำไปใช้ในด้านอื่น ๆ เช่น ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตปูนซีเมนต์ บ่มใบยาสูบ อุตสาหกรรมปูนขาว กระดาษ เส้นใย และอาหาร เป็นต้น |
| . |
| * การนำเข้าถ่านหิน |
|
สำหรับการนำเข้าถ่านหินในปี พ.ศ.2549 ประเทศไทยมีการนำเข้าถ่านหินจากต่างประเทศจำนวน 11.15 ล้านตัน เนื่องจากถ่านหินในประเทศไม่เพียงพอต่อความต้องการใช้และมีบางส่วนที่หยุดทำการผลิต โดยถ่านหินส่วนใหญ่จะนำเข้ามาจากประเทศอินโดนีเซีย ออสเตรเลีย พม่า ลาว เวียดนาม และจีน ถ่านหินที่ได้นำเข้าจากประเทศอินโดนีเซียมีสัดส่วนสูงถึง 71.70 เปอร์เซ็นต์ และเป็นการนำเข้าถ่านหินบิทูมินัส ถึง 37.29 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งนำเข้าเพื่อใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า และอุตสาหกรรมซีเมนต์เป็นหลัก |
| . |
| * ความต้องการใช้ถ่านหินในประเทศไทย |
|
ปัจจุบันแนวโน้มในการใช้ถ่านหินในประเทศไทยยังคงสูงขึ้น โดยเฉพาะการใช้ในด้านของการผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งดำเนินการโดยการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย และผู้ผลิตกระแสไฟฟ้าเอกชน ส่วนอุตสาหกรรมอื่น ๆ ก็ยังคงมีความต้องการใช้ถ่านหินในระดับที่สูงขึ้น |
| . |
|
จากข้อมูลการใช้ถ่านหินของผู้ประกอบการทั่วประเทศ พบว่าถึงแม้จะเกิดวิกฤติเศรษฐกิจในช่วงปี พ.ศ.2540-2543 ปริมาณความต้องการใช้ถ่านหินในปัจจุบันยังคงสูงขึ้น โดยดูความเปลี่ยนแปลงได้จาก ตารางและกราฟแสดงการใช้ประโยชน์ถ่านหิน ตั้งแต่ปี พ.ศ.2529-2549 |
| . |
|
ดังนั้นจะเห็นได้ว่าถ่านหินยังคงเป็นพลังงานที่มีความจำเป็นสูงในประเทศไทย อีกทั้งประเทศไทยยังคงมีแหล่งถ่านหินหลายแหล่งที่สามารถพัฒนานำไปใช้ต่อไปได้อีกในอนาคต ปริมาณสำรองถ่านหินในแหล่งต่าง ๆ ก็ยังคงมีมากพอสมควรที่จะนำไปใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า และอุตสาหกรรมอื่น ๆ ซึ่งถ่านหินส่วนใหญ่จะอยู่ที่แอ่งแม่เมาะ จังหวัดลำปาง |
| . |
|
ทางกรมเชื้อเพลิงธรรมชาติ (เดิมเป็นกองเชื้อเพลิงธรรมชาติ กรมทรัพยากรธรณี) ได้ทำการสำรวจพื้นที่ที่อยู่นอกเขตประกาศตามมาตรา 6 ทวิ อีกหลายพื้นที่ พบแหล่งถ่านหินหลายแหล่ง แต่ยากต่อการพัฒนาเหมืองต่อไป เพราะว่าชั้นถ่านหินค่อนข้างจะอยู่ลึกเกินไป และความหนาของชั้นถ่านหินมีความหนาค่อนข้างน้อย อย่างไรก็ตามก็ยังมีบางพื้นที่ที่มีโอกาสที่จะถูกพัฒนาต่อไปได้อีกเพื่อสามารถนำถ่านหินออกมาใช้ประโยชน์ได้อย่างคุ้มค่า |
| . |
|
ตารางที่ 1 แสดงการใช้ประโยชน์ถ่านหินที่ผลิตได้ภายในประเทศ ปี 2549 |
| ที่มา: กรมอุตสาหกรรมพื้นฐานและการเหมืองแร่ |
| . |
| แหล่งถ่านหินในประเทศไทย |
|
การพัฒนาถ่านหินในประเทศไทยมีประวัติความเป็นมาตั้งแต่ปี 2440 นับได้ร้อยปีเศษ ในช่วงแรกมีการพัฒนาใช้ในปริมาณที่ไม่มากนัก จนต่อมามีการนำถ่านหินมาใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าจึงได้มีการพัฒนาแหล่งถ่านหินและการใช้ประโยชน์แพร่หลายยิ่งขึ้น ในปี พ.ศ.2544ประเทศไทยใช้ถ่านหินรวมทั้งสิ้น 24.5 ล้านตันเป็นถ่านหินที่ผลิตในประเทศ 19.6 ล้านตัน และถ่านหินนำเข้า 4.9 ล้านตัน |
| . |
|
แหล่งถ่านหินในประเทศไทยพบกระจายอยู่ทั่วทุกภาคของประเทศ แต่ส่วนใหญ่อยู่ในเขตภาคเหนือ เกือบทั้งหมดเป็นถ่านหินที่มีการสะสมตัวในยุคเทอร์เชียรี่ มีคุณภาพอยู่ในขั้นลิกไนต์และซับบิทูมินัส ให้ความร้อนไม่สูงนัก แหล่งถ่านหินในประเทศไทยบางแหล่งได้มีการทำเหมืองผลิตถ่านหินขึ้นมาใช้ประโยชน์แล้ว แต่อีกส่วนหนึ่งมีการสำรวจพบแล้วแต่ยังคงเป็นแหล่งถ่านหินที่รอการพัฒนาเพื่อผลิตถ่านหินขึ้นมาใช้ประโยชน์ต่อไป |
| . |
|
แหล่งถ่านหินที่ได้มีการเปิดทำเหมืองผลิตถ่านหินขึ้นมาใช้ประโยชน์แล้ว 14 แห่ง ในปัจจุบันได้หยุดทำการผลิตชั่วคราว 7 แห่งและยังคงเปิดทำการผลิตอยู่เพียง 7 แห่ง ในแหล่งที่เปิดทำเหมืองแล้วเหล่านี้มีปริมาณสำรองถ่านหินคงเหลือประมาณ 1,248.04 ล้านตัน (ข้อมูลเมื่อวันที่ 31 ธันวาคม 2549) |
| . |
|
โดยปริมาณสำรอง1,242 หรือร้อยละ 99 เป็นปริมาณสำรองของเหมืองแม่เมาะ และเหมืองกระบี่ที่ดำเนินการโดยการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย อีกประมาณ 5.78 ล้านตัน หรือร้อยละ 1 อยู่ในส่วนของภาคเอกชน เช่น แหล่งแม่ทาน จังหวัดลำปาง แหล่งลี้ จ.ลำพูน แหล่งเชียงม่วน จ.พะเยา เป็นต้น |
| . |
|
ตารางที่ 2 แสดงปริมาณสำรองถ่านหินในแอ่งที่ยังคงมีการผลิตอยู่ในปัจจุบัน (ข้อมูล ณ 31 ธันวาคม 2549) |
| . |
| เทคโนโลยีถ่านหินสะอาด (Clean Coal Technology) |
|
เทคโนโลยีถ่านหินสะอาด คือเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำเหมือง การจัดการถ่านหินก่อนนำมาใช้ และการใช้ประโยชน์ถ่านหิน โดยมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด เทคโนโลยีเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการลดหรือกำจัดมลพิษที่เกิดขึ้นจากการนำถ่านหินมาใช้ประโยชน์ รวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง |
| . |
|
กล่าวคือเป็นการสนับสนุนนโยบายการใช้พลังงานจากถ่านหิน ในด้านความมั่นคงทางด้านพลังงาน การรักษาสิ่งแวดล้อม และการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากถ่านหินมีปริมาณสำรองจำนวนมากและมีความมั่นคงในการจัดหา แต่ทำให้เกิดมลภาวะต่อสภาวะแวดล้อมสูงกว่าการใช้เชื้อเพลิงอื่น ๆ ดังนั้นการนำเทคโนโลยีถ่านหินสะอาดมาใช้ จึงมีความสำคัญและจำเป็น และยังสามารถเปลี่ยนทัศนคติที่ไม่ดีต่อการนำถ่านหินมาใช้ประโยชน์ได้ |
| . |
|
โดยทั่วไปเทคโนโลยีถ่านหินสะอาดสามารถนำมาใช้ได้ในหลายลักษณะ ได้แก่ เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดก่อนการเผาไหม้ (Pre-combustion) เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดขณะเผาไหม้ (Combustion) หรือเมื่อนำมาใช้ประโยชน์ และเทคโนโลยีถ่านหินสะอาดหลังการเผาไหม้ (Post-combustion) และเทคโนโลยีถ่านหินสะอาดโดยการแปรสภาพถ่านหิน (Coal Conversion) |
| . |
|
1. เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดก่อนการเผาไหม้ (Pre-combustion Technology) เป็นการกำจัดสิ่งเจือปนต่าง ๆ ออกจากถ่านหิน เช่น ฝุ่นละออง เศษดิน เศษหิน และสารประกอบอนินทรีย์ เช่น Pyritic Sulfur เพื่อลดปริมาณเถ้าและกำมะถัน ซึ่งจะช่วยเพิ่มค่าความร้อนของถ่านหินก่อนนำไปเผาไหม้เป็นเชื้อเพลิงต่อไป โดยมีวิธีการทำความสะอาดดังกล่าว ได้แก่ |
| . |
|
* การทำความสะอาดโดยวิธีทางกายภาพ (Physical Cleaning) คือการแยกสารที่ไม่ต้องการ เช่น ฝุ่นละออง เศษดิน เศษหิน และ Pyritic Sulfur ออกจากเนื้อถ่านหิน |
| . |
|
* การทำความสะอาดโดยวิธีทางเคมี (Chemical Cleaning) คือการใช้สารเคมีที่มีคุณสมบัติชะล้างแร่ธาตุและกำมะถันอินทรีย์ ซึ่งไม่สามารถกำจัดได้ด้วยวิธีการทำความสะอาดทางกายภาพ วิธีทางเคมีดังกล่าว เช่น Molten Caustic Leaching |
| . |
|
* การทำความสะอาดโดยวิธีทางชีวภาพ (Biological Cleaning) คือการใช้สิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ เช่น แบคทีเรียและเชื้อรา ในการกำจัดกำมะถันในถ่านหิน |
| . |
|
2. เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดขณะการเผาไหม้ (Combustion Technology) เป็นการปรับปรุงเตาเผาและหม้อไอน้ำ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเผาไหม้ถ่านหินและลดมลพิษที่เกิดระหว่างการเผาไหม้ ซึ่งจะควบคุมไม่ให้มีการปล่อยก๊าซมลพิษ (Zero Emission) เทคโนโลยีดังกล่าวได้แก่ |
| . |
|
* Pulverized Fuel Combustion (PFC) คือวิธีการเผาไหม้ถ่านหินด้วยการบดถ่านหินให้มีขนาดเล็กมาก แล้วพ่นเข้าไปในเตาเผาพร้อมอากาศ เมื่อถ่านหินติดไฟจะให้ความร้อนแก่หม้อไอน้ำ ซึ่งไอน้ำจะไปหมุนกังหันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า |
| . |
|
ในปัจจุบันมีการพัฒนาเทคโนโลยีของเตาเผาทำให้ประสิทธิภาพในการเผาไหม้ถ่านหินเพิ่มขึ้นถึงประมาณร้อยละ 40 สำหรับ ระบบ Advanced Pulverized Coal ผงถ่านหินจะถูกเผาไหม้ในห้องเผาไหม้ของหม้อไอน้ำ และไอน้ำที่ได้นำไปขับกังหันไอน้ำ ประสิทธิภาพการกำเนิดไฟฟ้าขึ้นอยู่กับสภาพของไอน้ำ |
| . |
|
* Fluidized Bed Combustion (FBC) คือวิธีการเผาไหม้ถ่านหินด้วยการนำถ่านหินที่บดจนมีขนาดเล็กมากผสมกับหินปูน พ่นเข้าไปในหม้อไอน้ำพร้อมอากาศร้อน ถ่านหินและหินปูนที่พ่นเข้าไปจะแขวนลอยอยู่ในคลื่นอากาศร้อน โดยมีลักษณะคล้ายของเหลวเดือด |
| . |
|
ขณะที่ถ่านหินเผาไหม้ หินปูนจะทำหน้าที่คล้ายฟองน้ำดักจับกำมะถันที่เกิดขึ้น ความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ถ่านหินจะนำมาต้มน้ำทำให้เกิดไอน้ำไปหมุนกังหันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระบวนการนี้สามารถลดปริมาณกำมะถันที่จะถูกปล่อยออกมาจากการเผาไหม้ได้มากถึงร้อยละ 90 นอกจากนี้อุณหภูมิของหม้อไอน้ำที่ใช้กระบวนการนี้ยังต่ำกว่าอุณหภูมิที่ใช้ในวิธีการเดิม ประโยชน์ของการเผาไหม้ที่อุณหภูมิต่ำ คือ ลดปริมาณมลพิษที่เกิดจากไนโตรเจนในถ่านหิน |
| . |
|
สำหรับ Pressured Fluidized Bed Combustion เป็นการเผาไหม้ถ่านหินแบบ Fluidized Bed ภายใต้ความดันสูง ความร้อนที่ผลิตได้นำไปใช้ผลิตไอน้ำเพื่อขับกังหันไอน้ำ ส่วนก๊าซร้อนที่ได้มีแรงดันและอุณหภูมิสูงสามารถนำไปขับกังหันก๊าซเพื่อผลิตไฟฟ้าร่วม การผลิตพลังงานความร้อนร่วมแบบนี้มีประสิทธิภาพสูง และยังมีการพัฒนาระบบการเผาไหม้ถ่านหินแบบ Fluidized Bed ภายใต้ความดันสูง ชนิดฟองอากาศ (Bubbling Type PFBC) |
| . |
|
* Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) คือการผสมผสานระหว่างเทคโนโลยีที่เปลี่ยนสถานะถ่านหินให้เป็นก๊าซ (Coal Gasification) กับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมกังหันก๊าซ (Gas Fired Combined Cycle Plant) เข้าด้วยกัน โดยกระบวนการเริ่มจากการนำถ่านหินไปผสมกับไอน้ำและออกซิเจน โดยใช้แรงดันและอุณหภูมิสูงจนเกิดปฏิกิริยาทางเคมี จะได้ก๊าซที่มีส่วนประกอบของคาร์บอนมอนอกไซด์ และไฮโดรเจน |
| . |
|
ก๊าซที่นำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงนี้ จะผ่านขั้นตอนในการทำให้สะอาด โดยการสกัดฝุ่นละออง กำมะถัน และไนโตรเจนออกไป ก่อนที่จะนำไปเผาไหม้ผ่านเครื่องกังหันก๊าซ เพื่อหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นอกจากนี้ ความร้อนหรือก๊าซเสียที่ออกมาจากเครื่องกังหันก๊าซ จะนำไปใช้ให้ความร้อนแก่หม้อกำเนิดไอน้ำ เพื่อหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อีกทอดหนึ่ง |
| . |
|
* Ultra Super Critical (USC) คือการใช้หม้อกำเนิดไฟฟ้าแรงดันสูง เพื่อกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ปัจจุบันเทคโนโลยีดังกล่าวอยู่ระหว่างการพัฒนาประสิทธิภาพการใช้งาน |
| . |
|
รูปที่ 2 แสดงเทคโนโลยีแบบ Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) |
| . |
|
3. เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดหลังการเผาไหม้ (Post-Combustion Technology) เป็นการกำจัดมลพิษที่เกิดจากการเผาไหม้และป้องกันผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่เกิดขึ้นหลังจากถ่านหินเผาไหม้แล้ว เทคโนโลยีดังกล่าว ได้แก่ |
| . |
| * Electrostatic Precipitator คือการดักจับฝุ่นด้วยการใช้ไฟฟ้าสถิตดักจับเถ้าลอย โดยให้ฝุ่นละอองมีประจุไฟฟ้าขั้วหนึ่งและถังเก็บฝุ่นละอองมีประจุไฟฟ้าอีกขั้วหนึ่ง ระบบนี้มีประสิทธิภาพสูงในการดักจับฝุ่น หรือใช้ไซโคลน (Cyclone) ในการแยกฝุ่น |
| . |
|
โดยใช้หลักของแรงเหวี่ยงเพื่อให้ก๊าซเกิดการหมุนตัว ฝุ่นจะถูกแยกออกมา สามารถใช้ร่วมกับหม้อไอน้ำแบบ Fluidized Bed หรือกับหม้อไอน้ำแบบ Pulverized Coal นอกจากนี้อาจใช้อุปกรณ์ดักจับฝุ่นแบบถุงกรอง (Bag Filter) มีเทคโนโลยีหลัก ๆ คือ High Temperature ESP, Low temperature ESP และ Low Lower temperature ESP |
| . |
|
* Flue Gas Desulfurization (FGD) คือกระบวนการกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ออกมาพร้อมก๊าซทิ้ง เทคโนโลยีดังกล่าวมี 2 แบบหลัก ๆ คือ แบบเปียก (Wet Type) และแบบแห้ง (Dry Type) เทคโนโลยีแบบเปียกจะเป็นที่นิยมมาก ส่วนใหญ่ที่ใช้เป็นแบบ Limestone-gypsum คือ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในก๊าซทิ้งจะทำปฏิกิริยากับของผสมระหว่างน้ำกับหินปูนที่ฉีดเข้าไปในระบบก๊าซทิ้ง เกิดเป็นยิบซั่ม ซึ่งเป็นสารประกอบที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้ |
| . |
|
* Flue Gas Denitrifurizer คือกระบวนการกำจัดก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ในก๊าซทิ้ง มีเทคโนโลยีหลัก ๆ คือ Selective Catalytic Reduction (SCR), Two Stage Combustion และ Low Nox Burner แต่อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยี SCR นิยมใช้กันแพร่หลายเนื่องจากมีประสิทธิภาพสูง กระบวนการคือ ใช้แอมโมเนียทำปฏิกิริยากับก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ เกิดเป็นไนโตรเจนและน้ำ |
| . |
|
รูปที่ 3 แสดงขั้นตอนการกำจัดก๊าซไนโตรเจนออกไซด์และก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์หลังจากการเผาไหม้ |
| . |
| 4. เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดโดยการแปรสภาพถ่านหิน (Coal Conversion) ปัจจุบันได้มีการพัฒนา ดังนี้ |
|
* Coal Gasification Technology คือการแปรสภาพถ่านหินให้เป็นก๊าซ ซึ่งเป็นกระบวนการออกซิเดชั่นถ่านหินเพียงบางส่วน โดยถ่านหินทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนหรืออากาศและไอน้ำภายใต้อุณหภูมิและความดันสูง ให้ก๊าซเชื้อเพลิง (Fuel Gas) ซึ่งประกอบด้วยไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นส่วนใหญ่ ก๊าซเชื้อเพลิงที่ได้จะถูกนำมาทำให้สะอาดโดยการกำจัดมลพิษก่อน |
| . |
|
ก๊าซที่ได้นี้สามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิง หรือเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์แอมโมเนีย เมทานอล หรือก๊าซไฮโดรเจน เตาปฏิกรณ์ที่ใช้ในการผลิตก๊าซเชื้อเพลิงแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทหญ่ ๆ คือ Entraied Flow, Fluidised Bed และ Moving Bed การเลือกใช้จึงขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของถ่านหิน และขนาดของโรงงาน |
| . |
|
นอกจากกระบวนการผลิตก๊าซเชื้อเพลิงในโรงงานแล้ว ยังสามารถผลิตก๊าซเชื้อเพลิงจากถ่านหินที่อยู่ใต้ดินซึ่งไม่คุ้มค่าต่อการขุดขึ้นมา กระบวนการนี้เรียกกว่า Underground Gasification ซึ่งทำโดยการอัดไอน้ำและออกซิเจนเข้าไปในชั้นถ่านหินผ่านหลุมเจาะจากพื้นผิวดิน เมื่อชั้นถ่านหินบางส่วนติดไฟ ความร้อนที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้จะทำให้ถ่านหินที่เหลือผลิตก๊าซเชื้อเพลิง ก๊าซที่เกิดขึ้นจะผ่านขึ้นมาตามท่อ และนำไปแยกมลพิษออกก่อนที่จะนำไปใช้ นอกจากนี้สามารถนำมาใช้ร่วมในการผลิตกระแสไฟฟ้า |
| . |
|
เช่น การผลิตไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วมกับกระบวนการผลิตก๊าซจากถ่านหิน (Integrated Coal Gasification Combined Cycle Power Generation, IGCC) และการผลิตไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วมโดยกระบวนการผลิตก๊าซจากถ่านหินและเซลล์เชื้อเพลิง (Integrated Coal Gasification Fuel Cell Combined Cycle Power Generation, IGFC) เป็นระบบการผลิตไฟฟ้าประสิทธิภาพสูงที่รวมกังหันก๊าซและไอน้ำ ประสิทธิภาพความร้อนสูงถึงร้อยละ 55 |
| . |
|
* Coal Liquefaction Technology คือการแปลงถ่านหินให้อยู่ในสภาพของเหลว เป็นการแปรรูปถ่านหิน ให้อยู่ในรูปเชื้อเพลิงเหลว (Liquid Fuel) โดยทั่วไปการผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากถ่านหิน ทำได้โดยการแยกคาร์บอนออก หรือการเติมไฮโดรเจนเข้าไป กรณีแรกเรียกว่า Carbonisation หรือ Pyrolysis สำหรับการเติมไฮโดรเจน เรียกว่า Liquefaction เชื้อเพลิงเหลวที่ได้จากถ่านหิน สามารถนำมากลั่นในขบวนการกลั่นน้ำมัน จะได้น้ำมันสำหรับรถยนต์ และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ |
| . |
|
เช่น พลาสติก และสารละลายต่าง ๆ (Solvent) กระบวนการผลิตเชื้อเพลิงเหลวสามารถแบ่งได้เป็น 2 วิธี คือ การผลิตเชื้อเพลิงเหลวโดยตรง (Direct Liquefaction) เป็นการแปรรูปถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงเหลว โดยใช้กระบวนการเดียว (Single Process) และการผลิตเชื้อเพลิงเหลวโดยทางอ้อม (Indirect Liquefaction) เป็นการนำถ่านหินมาผ่านกระบวนการผลิตก๊าซเชื้อเพลิงก่อน จึงนำมาแปรรูปเป็นของเหลว |
| . |
|
* Dimethyl Ether (DME) คือเทคโนโลยีสังเคราะห์เชื้อเพลิงสะอาด โดยนำก๊าซมีเทน ซึ่งมาจากเหมืองถ่านหิน (CBM) นำมาผ่านกระบวนการสังเคราะห์ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ คือ DME ซึ่งคุณสมบัติเปรียบเสมือน LPG (Liquefied Petroleum Gas) คาร์บอนไดออกไซด์ และเมธานอล |
| . |
|
รูปที่ 4 แสดงเชื้อเพลิงเหลวจากถ่านหินและการนำไปใช้ประโยชน์ |
| . |
| ก๊าซมีเทนในชั้นถ่านหิน |
|
ก๊าซมีเทนในชั้นถ่านหินหมายถึง ก๊าซที่เกิดตามธรรมชาติในชั้นถ่านหิน ซึ่งมีมีเทน (Methane) เป็นองค์ประกอบหลักประมาณ 80-95% มี N2, CO2 และมีสารประกอบไฮโดรคาร์บอน เช่น C2, C3, C4 เป็นส่วนน้อย ก๊าซมีเทนเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเกิดถ่านหิน |
| . |
|
ขั้นตอนแรกเกิดจากกระบวนการทางชีวภาพ เรียกว่า Biogenic Methane ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการหายใจของแบคทีเรียในการสลายซากพืช กล่าวคือ Aerobic Bacteria ย่อยสลายซากพืชโดยใช้ออกซิเจนที่เหลืออยู่ในสภาวะแวดล้อม ในขณะเดียวกัน Anaerobic Bacteria เปลี่ยน CO2 เป็นมีเทน เมื่อกระบวนการเกิดถ่านหินดำเนินไปได้ระยะหนึ่ง |
| . |
|
อุณหภูมิของชั้นถ่านหินสูงประมาณ 50๐C Biogenic Methane เกิดขึ้นเป็นส่วนใหญ่และเก็บสะสมไว้ ในช่วงชี้ความชื้นในถ่านหินลดลง 2 ใน 3 จะมีการแปรสภาพถ่านหินเป็นชนิดซับบิทูมินัส และเมื่อมีการถับถมเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความร้อนใต้ผิวดินทำให้อุณหภูมิของชั้นถ่านหินสูงกว่า 50๐C การเกิดก๊าซมีเทนในขั้นที่สองจะเริ่มขึ้น เรียกก๊าซมีเทนที่เกิดขึ้นนี้ว่า Thermogenic Methane ความร้อนที่เพิ่มขึ้นนี้เปลี่ยนสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเป็นมีเทน, N2, CO2 และน้ำ |
| . |
|
ในขณะเดียวกันถ่านหินจะแปรสภาพเป็นถ่านหินบิทูมินัส ที่มีสารระเหยเพิ่มขึ้น แต่เมื่ออุณหภูมิของชั้นถ่านหินสูงกว่า 100๐C อัตราการเกิด CO2 จะเพิ่มขึ้นโดยที่อัตราการเกิดก๊าซมีเทนลดลงดังนั้นในถ่านหินบิทูมินัสจะมีการเกิดมีเทนสูงสุด |
| . |
|
ขณะที่อุณหภูมิของชั้นถ่านหินประมาณ 150๐C ถ่านหินมีการเปลี่ยนแปลงไปอย่างต่อเนื่อง ประเภทของถ่านหินตามดีกรีแปรสภาพแบ่งออกเป็น 4 ประเภทจากน้อยไปมาก คือ ลิกไนท์ ซับบิทูมินัส บิทูมินัส และแอนทราไซต์ ก๊าซมีเทนและผลพลอยได้ที่เกิดขึ้นระหว่างการสะสมตัวของถ่านหิน |
| . |
|
รูปที่ 5 แสดงไดอะแกรมของการเกิดถ่านหินแต่ละชนิด |
| . |
| การผลิตก๊าซมีเทนจากชั้นถ่านหิน |
|
เนื่องจากก๊าซมีเทนที่ได้จากชั้นถ่านหินสามารถนำขึ้นมาใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า และใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้ ซึ่งเป็นแนวทางหนึ่งที่จะช่วยลดปัญหามลภาวะทางด้านสิ่งแวดล้อม ในกรณีที่นำก๊าซมาใช้เป็นเชื้อเพลิงแทนการใช้ถ่านหินโดยตรง |
| . |
|
เนื่องจากก๊าซมีเทนเป็นเชื้อเพลิงที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ และจะเป็นการนำทรัพยากรที่มีอยู่ในระดับลึกขึ้นมาใช้ประโยชน์ได้อย่างสูงสุด กระบวนการผลิตก๊าซมีเทนจากชั้นถ่านหิน สามารถทำได้โดยทำการเจาะในลักษณะเดียวกันกับการเจาะบ่อน้ำบาดาลลึกไปจนถึงชั้นถ่านหิน |
| . |
|
หลังจากนั้นจึงสูบน้ำบาดาลขึ้นมาเพื่อช่วยลดแรงดันในแหล่งกักเก็บของก๊าซมีเทน เมื่อความดันอยู่ในระดับเหมาะสม ก๊าซมีเทนก็จะไหลออกจากชั้นถ่านหิน โดยอัตราการไหลจะขึ้นอยู่กับปริมาณสำรองของก๊าซที่มีอยู่ และส่วนประกอบของเนื้อถ่านหิน หลังจากนั้นนำมาผ่านกระบวนการแยกก๊าซออกจากน้ำ จึงสามารถนำก๊าซมีเทนไปใช้เป็นเชื้อเพลิงต่อไปได้ |
| . |
| การศึกษาก๊าซมีเทนในชั้นถ่านหินของประเทศไทย |
|
กรมเชื้อเพลิงธรรมชาติ (ชธ.) ได้ทำการศึกษาประเมินศักยภาพใน 3 พื้นที่ คือ แอ่งแม่ทะ อำเภอแม่ทา จังหวัดลำปาง แอ่งแม่ละเมา อำเภอแม่สอด จังหวัดตาก และแอ่งแม่ระมาด อำเภอแม่ระมาด จังหวัดตาก จากผลการศึกษาพบว่ายังไม่คุ้มค่าในเชิงพาณิชย์สำหรับการพัฒนาแหล่งก๊าซมีเทนเหล่านี้มาใช้ประโยชน์ และในปี พ.ศ.2550 กรมเชื้อเพลิงธรรมชาติ ร่วมมือกับกรมการพลังงานทหาร ศึกษาความเป็นไปได้ในการผลิตก๊าซมีเทนในชั้นถ่านหินที่แอ่งฝาง จังหวัดเชียงใหม่ |
| . |
|
ปัญหาและอุปสรรคของการใช้พลังงานถ่านหิน |
|
นับตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน ประชาชนยังต่อต้านการใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง เช่นการต่อต้านการก่อสร้างโรงไฟฟ้าใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงที่บ่อนอก หินกรูด ดังนั้นจึงต้องมีการประชาสัมพันธ์ผลดีของเทคโนโลยีถ่านหินสะอาด |
| . |
| . |
| เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดในประเทศไทย |
|
ถ่านหิน หนึ่งในกลไกสำคัญของการขับเคลื่อนธุรกิจในภาคอุตสาหกรรม นับเป็นเชื้อเพลิงที่มีปริมาณการใช้ภายในประเทศเพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ ทั้งในรูปไฟฟ้าและโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งในปัจจุบัน ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมที่นำถ่านหินมาใช้ ได้เล็งเห็นถึงความสำคัญของเทคโนโลยีถ่านหินสะอาด |
| . |
|
ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้น เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้ถ่านหิน ตลอดจนสามารถควบคุมผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้เป็นอย่างดี บริษัทสยามคราฟท์อุตสาหกรรมจำกัด หนึ่งในโรงงานอุตสาหกรรมที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตไอน้ำ |
| . |
|
ซึ่งทางโรงงานได้ให้ความสำคัญในเรื่องการจัดการด้านสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างดี โดยใช้เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดในกระบวนการผลิต เริ่มตั้งแต่การเลือกใช้ถ่านหินที่มีคุณภาพมีปริมาณซัลเฟอร์ต่ำ และใช้เทคโนโลยี Circulating Fluidized Bed Combustion หรือหม้อไอน้ำแบบ CFB Boiler ที่ช่วยรักษาอุณหภูมิในการเผาไหม้ ให้อยู่ที่ระดับ 850๐C-900๐C ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ทำให้เกิดก๊าซไฮโดรเจนออกไซด์น้อย |
| . |
|
ในขณะเดียวกันก็ป้อนหินปูนเข้าไปในเตาเผาไหม้เพื่อจับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ หรือกำมะถันที่เกิดจากการเผาไหม้ โดยหินปูนจะทำปฏิกิริยากับก๊าซซัลเฟอร์ ซึ่งจะได้ออกมาเป็นยิปซั่ม ที่โรงงานกระดาษสยามคราฟท์แห่งนี้ ยังได้ติดตั้งเครื่องดักจับฝุ่นที่เรียกว่า Electrostatic Precipitator หรือเครื่อง EP โดยใช้หลักการไฟฟ้าสถิตในการดักจับเถ้าลอยและฝุ่นละอองที่มีประสิทธิภาพสูง สามารถดักจับฝุ่นได้ถึง 99% |
| . |
|
ในส่วนของโรงไฟฟ้าถ่านหินในประเทศไทยใช้เทคโนโลยีถ่านหินสะอาดมากำจัดมลภาวะที่เกิดจากการเผาไหม้ โดยเฉพาะโรงไฟฟ้าที่สร้างใหม่ นอกจากมีการกำจัดมลภาวะแล้ว ยังมีการนำเทคโนโลยีการเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้มาใช้ |
| . |
|
รวมถึงการเลือกใช้ถ่านหินคุณภาพดีที่มีค่าความร้อนสูงประมาณ 6,000 แคลอรี่/กรัม ปริมาณเถ้าน้อยกว่าร้อยละ 10 และปริมาณกำมะถันน้อยกว่าร้อยละ 1 ทำให้สามารถควบคุมมลภาวะที่ปล่อยออกสู่บรรยากาศให้อยู่ในเกณฑ์หรือต่ำกว่าที่มาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมของไทยกำหนด โรงไฟฟ้าถ่านหินในประเทศไทยได้แก่ โรงไฟฟ้าแม่เมาะที่จังหวัดลำปาง โรงไฟฟ้าโกลว์ เอสพีพี 3 และโรงไฟฟ้า BLCP ที่นิคมอุตสาหกรรมมาบตาพุดจังหวัดระยอง |
| . |
|
เทคโนโลยีถ่านหินสะอาด ไม่เพียงแต่พัฒนามาเพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการนำถ่านหินมาใช้เป็นเชื้อเพลิงเท่านั้นแต่ยังเป็นเทคโนโลยีที่สามารถลดผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นกับสิ่งแวดล้อมซึ่งนับเป็นภาพสะท้อนให้เห็นว่าการพัฒนาด้านอุตสาหกรรมสามารถเคียงคู่ไปกับการพัฒนาสิ่งแวดล้อมได้อย่างยั่งยืน |
| . |
|
แหล่งข้อมูลอ้างอิง |
|
* สารคดี ร้อยเรื่องถ่านหิน บริษัท บ้านปู จำกัด (มหาชน) |
สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.
ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด
Thailandindustrycom_official
