เล่ม ถ่านหิน

โรงไฟฟ้ า พลงั งานถา่ นหนิ จดั ทำโดย นาย กมั พล บางหลวง รหสั 055950403060-7

คำนำ เนื่องในสภาวะปัจจุบัน ปริมาณการใช้พลังงานของประเทศมีความต้องการใช้ พลังงาน สูงขึ้นทุกๆปี นับเป็นภาระหนักต่อฐานะการเงินและ การลงทุนของประเทศที่ ต้องจัดหาพลังงาน ให้เพียงพอและเหมาะสมตามความตอ้ งการของประเทศ นอกจาก นี้ ยังตอ้ งคำนงึ ถงึ ผลกระทบต่อ สิง่ แวดลอ้ มโดยรวมที่เกิดจากการใช้พลงั งานจำนวน มหาศาลดงั กลา่ ว หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ เรื่องโรงไฟฟ้าพลังถ่านหิน นี้จัดทำขึ้นเพื่อเป็นคู่การศึกษาเกี่ยวกับ โรงไฟฟ้า พลังงานถ่านหินภายในเล่มประกอบ ชนิดของถ่านหินที่ใช้ในการลิตไฟฟ้า ขั้นตอน กระบวนการผลติ ไฟฟา้ จากถา่ นหนิ เป็นต้น ทางผู้จัดทำหวังเป็นอย่างยิ่งว่า หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ เรื่องโรงไฟฟ้าพลังถ่านหิน เล่มนี้จะ เป็นประโยชน์ ใช้ในการสอนที่เกี่ยวข้องกับ การหาพลังงานทดแทน หรือการเปลี่ยนรูปแบบพลัง และให้ความรคู้ วามเข้าใจแกผอู้ า่ นได้ นาย กมั พล บางหลวง ผจู้ ัดทำ

Video โรงไฟฟ้าถา่ นหิน แบบจำลองโรงไฟฟ้าถา่ นหิน (SKP.)

สารบญั หน้าที่ 1 ถ่านหิน • พีต (Peat) 1 • ลกิ ไนต์ (Lignite) • ซับบทิ ูมนิ สั (Sub–bituminous) 2 • บิทูมินสั (bituminous) • แอนทราไซต์ (Anthracite) 2 สาเหตใุ นการเลอื กใช้เชือ้ เพลิงถา่ นหิน 3 สาเหตุพลังงานหมนุ เวยี นแทนโรงไฟฟ้าถา่ นหนิ การขนสง่ ถา่ นหนิ 3 หลกั การทำงานของโรงไฟฟา้ ถ่านหนิ 4 เทคโนโลยีโรงไฟฟ้าถา่ นหนิ พลงั งานสะอาด 4 หม้อไฟฟ้าในระบบส่ง 4 6 การทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า 8 8 สว่ นประกอบหมอ้ ไฟฟ้าในระบบส่ง 8 เทคโนโลยีโรงไฟฟา้ ถา่ นหนิ พลงั งานสะอาด 9 ระบบการใช้น้ำของโรงไฟฟา้ การเผาถ่านหนิ จะทำให้มโี ลหะหนัก 15 การจดั การข้ีเถ้าและยิปซัม ประสทิ ธิภาพของการแปลงพลังงาน 16 การคำนวณประสทิ ธิภาพ โรงไฟฟ้า 17 สรุปโรงไฟฟ้าถ่านหนิ 18 อ้างองิ ขอ้ มลู 19 22 24 25

สารบญั รูป หนา้ ท่ี 1 รปู ที่ 1.ช้นั ของถา่ นหนิ 1 รูปที่ 2.พตี (Peat) 2 รูปท่ี 3.ลิกไนต์ (Lignite) 2 รปู ท่ี 4.ซบั บิทูมินัส (Sub–bituminous) 3 รูปที่ 5.บทิ ูมินสั (bituminous) 3 รปู ที่ 6 แอนทราไซต์ (Anthracite) 5 รูปท่ี 7 เสน้ การเดินเรอื ขนสง่ ถา่ นหิน 6 รูปที่ 8 ขั้นตอนการลำถา่ นหิน 6 รปู ที่ 9 ขน้ั ตอนการบดถ่านหนิ 6 รูปที่ 10 ข้ันตอนการต้มนำ้ 7 รูปที่ 11 ไอน้ำทไ่ี ด้จะถกู ส่ง เพอื่ ปั่นกงั หนั ไอนำ้ 7 รูปท่ี 12 ไอน้ำจะปัน่ แกนของกังหันไอน้ำ 7 รปู ท่ี 13 การทำงานของ Condenser รูปท่ี 14 ระบบส่งไฟฟ้าสู่ผ้ใู ช้ไฟฟา้ 8 รปู ท่ี 15 ส่วนประกอบหมอ้ ไฟฟา้ ในระบบส่ง รูปที่ 16 ฐานรบั นำ้ หนกั หมอ้ แปลง 9 รูปที่ 17 Earth Terminal รปู ที่ 18 Oil Drain Valve 10 รปู ที่ 19 Radiator Fins รปู ที่ 20 High voltage - Low Voltage Winding 10 รปู ท่ี 21 Magnetic Core รปู ท่ี 22 HV-LV Bushing 10 รูปท่ี 23 Pressure Relief Device รูปท่ี 24 Dial Type Thermometer 11 รปู ท่ี 25 Tap Changer รูปท่ี 26 Buchholz Relay 11 11 12 12 12 13 13

รปู ที่ 27 Oil Level Gauge 13 รูปท่ี 28 Dehydrating Breather 14 รปู ที่ 29 Lifting Eyes 14 รปู ที่ 30 ระบบกำจัดมลสารทางอากาศ 15 รปู ท่ี 31 ปรมิ าณการปล่อยกา๊ ซคาร์บอนไดออกไซด์ 16 รปู ที่ 32 การใช้ในโรงไฟฟ้าถา่ นหิน 17 รูปที่ 33 การระบายสารปรอทจากปลอ่ งของโรงไฟฟา้ ถ่านหนิ 18 รปู ท่ี 34 การจดั การข้ีเถา้ และยิปซมั 19 รูปที่ 35 ความสมดุลระหวา่ งอินพตุ พลงั งานและเอาตพ์ ุตพลงั งาน 19 รูปท่ี 36 รายการอปุ กรณแ์ ปลงพลงั งานทว่ั ไป 20 รูปที่ 37 การแปลงพลงั งานในมอเตอร์ไฟฟ้า 20 รปู ที่ 38 ประสทิ ธภิ าพของอปุ กรณ์แปลงพลงั งานท่วั ไป 21 รูปที่ 39 แผนผงั แสดงโรงไฟฟ้าพลงั งานทวั่ ไป 22 รูปที่ 40 โครงสรา้ งโรงไฟฟา้ ถา่ นหนิ 24

ถ่านหิน ถ่านหิน เป็นเชื้อเพลิงธรรมชาติ เกิดจากการสะสมตัวตามธรรมชาติของซากพืชในแอ่ง ตะกอนน้ำตื้นนับเป็นเวลาหลายรอ้ ยลา้ นปี เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงของผิวโลกเชน่ การเคลื่อนตวั ของเปลือกโลก ภเู ขาไฟระเบดิ เปน็ ตน้ ทำใหแ้ หล่งสะสมตัวนั้นได้รบั ความกดดนั และความรอ้ นท่ีมี อยู่ภายในโลกเพิ่มขึ้น ซากพืชเหล่านั้นก็จะเกิดการเปลี่ยนแปลงกลายเป็นถ่านหินชนิดต่างๆ ถ่าน หินเป็นหินตะกอนชนิดหนึ่งซึ่งสามารถติดไฟได้ มีส่วนประกอบที่สำคัญได้แก่ สารประกอบของ คาร์บอน ซงึ่ จะมอี ยู่ประมาณไมน่ ้อยกว่าร้อยละ 50 รปู ท่ี 1.ชนั้ ของถา่ น ชนดิ ของถ่านหิน หิน 1.พีต (Peat) เป็นถ่านหินในขั้นเริ่มต้นของกระบวนการเกิดถ่านหิน ซากพืชบางส่วนยัง สลายตัวไม่หมด และมีลักษณะให้เห็นเป็นลำต้น กิ่งหรือใบ มีสีน้ำตาลจนถึงสีดำ มีความชื้นสูง เมื่อนำพีตมาเป็นเชื้อเพลิงต้องผ่านกระบวนการไลค่ วามชื้นหรือทำใหแ้ หง้ ก่อน ความร้อนทีไ่ ดจ้ าก การเผาพตี สงู กว่าทไ่ี ดจ้ ากไม้ ใชเ้ ปน็ เช้ือเพลิงเพอื่ ใหค้ วามร้อนในบ้านหรอื ผลติ ไฟฟา้ รปู ที่ 2.พีต (Peat) ~1~

2.ลิกไนต์ (Lignite) เป็นถ่านหินที่มีซากพืชสลายตัวหมด ไม่เห็นโครงสร้างของพืช ลักษณะ เนื้อเหนียวและผิวด้าน มีสีเข้ม มีปริมาณออกซิเจนและความชื้นต่ำ มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่าพีต เมื่อติดไฟมีควันและเถ้าถ่านมาก ลิกไนต์ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับให้ความร้อน ใช้เพื่อผลิ ต กระแสไฟฟ้า และใช้บ่มใบยา ถ่านหินโดยเฉพาะอย่างยิ่งลิกไนต์สามารถติดไฟได้เองเมื่อวางทิ้งไว้ ในอากาศ กระบวนการนี้เรียกว่า spontaneous combustion การลุกไหม้ของถ่านหินเกิดข้ึน เนื่องจาก ถา่ นหินทำปฏิกริ ยิ ากับออกซเิ จนเปน็ ปฏิกิริยาคายความรอ้ นท่เี กดิ ท่ีประมาณอุณหภูมิต่ำ (30-40 องศาเซลเซียส) ความร้อนที่เกิดขึ้นจะสะสมตัวอยู่ในถ่านหินและลกุ ไหม้เป็นไฟในที่สุดคา่ พลังงานความรอ้ นของลิกไนตม์ ีค่าโดยทว่ั ไป เป็น 3,900 กิโลแคลอรี่ตอ่ กิโลกรัม ซง่ึ ใกล้เคียงกับค่า ความร้อนของถ่านไม้โดยทว่ั ไป รูปท่ี 3.ลิกไนต์ (Lignite) 3.ซับบิทูมินัส (Sub–bituminous) เป็นถ่านหินที่เกิดนานกว่าลิกไนต์ มีสีน้ำตาลจนถึงสีดำ ลักษณะมีทงั้ ผวิ ด้านและผิวมนั มีท้งั เน้อื อ่อนรว่ นและแข็ง มีปรมิ าณออกซิเจนและความช้ืนต่ำแต่มี ปริมาณคารบ์ อนสูงกว่าลกิ ไนต์ ใชเ้ ป็นแหลง่ พลงั งานสำหรับผลติ กระแสไฟฟ้าและอตุ สาหกรรมโดย ค่าความรอ้ น โดยทัว่ ไปของซับบิทมู นิ สั มีคา่ 5,400 กิโลแคลอร่ตี ่อกโิ ลกรัม รูปท่ี 4.ซบั บทิ มู นิ สั (Sub–bituminous) ~2~

4. บิทูมินัส (bituminous) เป็นถ่านหินที่เกิดนานกว่าซับบิทูมินัส มีเนื้อแน่นและแข็งมที ้งั สี นำ้ ตาลจนถึงสีดำ มีปรมิ าณออกซิเจนและความช้ืนต่ำ แต่มีปริมาณคาร์บอนสูงกวา่ ซับบิทูมินัสเมื่อ เผาไหม้แล้วจะให้ค่าความร้อนสูง ใช้เป็นเชื้อเพลิงในการถลุงโลหะ และนำมาเป็นวัตถุดิบเพ่ือ เปลีย่ นเป็นเชือ้ เพลงิ เคมีอนื่ ๆ รปู ที่ 5.บทิ มู ินัส (bituminous) 5. แอนทราไซต์ (Anthracite) เปน็ ถ่านหนิ ท่มี ีการแปรสภาพสูงสุด เนอ่ื งจากแรงกดดันและ ความรอ้ นใต้เปลอื กโลกทำให้นำ้ และสารระเหยต่างๆในพืชหมดไปเหลอื แตค่ าร์บอน มอี ายุการเกิด นานที่สุด มีสีดำ ลักษณะเนื้อแน่น แข็ง และเป็นมัน มีปริมาณออกซิเจนและความชื้นต่ำแต่มี ปรมิ าณคารบ์ อนสูงกว่าถา่ นหนิ ชนิดอืน่ จุดไฟตดิ ยาก เมอื่ ตดิ ไฟจะให้เปลวไฟสีนำ้ เงนิ จาง ๆ มีควัน นอ้ ย ใหค้ วามรอ้ นสงู และไมม่ สี ารอินทรยี ร์ ะเหยออกมาจากการเผาไหม้ รูปท่ี 6 แอนทราไซต์ (Anthracite) ~3~

สาเหตุในการเลอื กใชเ้ ชือ้ เพลงิ ถ่านหนิ • โรงไฟฟ้าถ่านหิน เป็นโรงไฟฟ้าฐานที่สามารถจ่ายไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง ทำใหร้ ะบบไฟฟา้ มีความม่ันคง • เชื้อเพลิงถ่านหินมีปริมาณสำรองจำนวนมากสามารถใช้ได้ถึง 200 ปี ราคาถ่านหิน มีเสถยี รภาพและไมแ่ พง จะทำใหร้ าคาค่าไฟฟา้ ของประเทศไทยไมส่ ูง • ปัจจุบันเทคโนโลยีโรงไฟฟ้าถ่านหินมีความทันสมัย สามารถควบคุมมลสารได้ดีกว่าท่ี กฎหมายกำหนดหลายเทา่ ตัว สาเหตพุ ลงั งานหมุนเวียนแทนโรงไฟฟา้ ถ่านหิน กฟผ. สนับสนุนการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนตามศักยภาพของพลังงานหมุนเวียน ในพ้ืนท่ี โดยมโี รงไฟฟา้ หลกั คอยค้ำระบบ ในช่วงท่ีพลังงานหมนุ เวียนผลิตไม่ได้ในกรณีต่าง ๆ เช่น หลักการของโรงไฟฟา้ ถ่านหิน • พลงั งานจากชวี มวล มบี างฤดูกาล • พลังงานแสงอาทิตย์ มเี ฉพาะชว่ งกลางวนั • พลังงานลม ผลิตได้ไม่แน่นอน การขนสง่ ถา่ นหนิ เพื่อลดผลกระทบจากการขนส่งถ่านหิน โดยไม่ต้องขุดลอกร่องน้ำ โครงการโรงไฟฟ้ากระบี่ จึงได้ลดขนาดเรือขนส่งถ่านหินลง โดยจะใช้เรือบรรทุกถ่านหินเป็นเรือระบบปิดขนาด 10,000 เดทเวทตนั บรรทุกถา่ นหนิ ลำละประมาณ 8,000 ตันจากตา่ งประเทศ วันละไม่เกิน 2 ลำ เส้นทาง การเดินเรือขนส่งถ่านหินใช้เส้นทางเดียวกับเรือขนส่งน้ำมันเตาที่ห่างจากแหล่งท่องเที่ยวแนว ปะการัง และจดุ ดำนำ้ เกินกวา่ 10 กิโลเมตรขน้ึ ไป มเี พยี ง 2 จดุ ท่ีอยหู่ ่าง 4-6 กิโลเมตร นอกจากนี้ งานวิจัยจากคณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ วิทยาเขตภเู กต็ ยืนยนั วา่ การเดินเรือขนสง่ นำ้ มนั เตาสำหรับโรงไฟฟ้ากระบ่ีตลอด 10 กว่าปีผ่านมา ไม่สรา้ งผลกระทบตอ่ ระบบนเิ วศและแนวปะการัง ~4~

รูปที่ 7 เสน้ การเดินเรอื ขนสง่ ถ่านหนิ ~5~

หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าถา่ นหนิ 1. ลำเลยี งถ่านหินข้นึ บนสายพาน เพอ่ื นำไปข้นั ตอนการบดถ่านหนิ รปู ท่ี 8 ขัน้ ตอนการลำถา่ นหนิ 2. ถ่านหนิ ถกู บดใหล้ ะเอยี ดจนมลี กั ษณะคลา้ ยผงแป้ง แลว้ พน่ เขา้ ไปในหอ้ งเผ่าไหม้พร้อม อากาศ รูปท่ี 9 ขั้นตอนการบดถ่านหิน 3. เมื่อถา่ นหนิ เกดิ การเผาไหม้จะทำใหเ้ กิดความรอ้ นทมี่ ใช้ในการตม้ นำ้ และทำให้เกดิ ไอนำ้ แรงดันสงู รปู ที่ 10 ขั้นตอนการตม้ น้ำ ~6~

4. ไอนำ้ แรงดัรสูงจะถกู สง่ ไปตามทอ่ เพอื่ นำไปปั่นกันหันไอน้ำ รปู ท่ี 11 ไอนำ้ ท่ีไดจ้ ะถกู สง่ เพือ่ ปนั่ กงั หันไอนำ้ 5. ไอน้ำจะไปปั่นแกนของกังหันไอน้ำทำให้ สนามแม่เหล็กจะหมุนไปตัดกับขดลวดที่อยู่ ภายในทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า และไอน้ำร้อนจะถูกกลั่นตัวโดยน้ำจากหอหล่อเย็นจะถูกส่งไปยัง Condenser เพื่อทำใหเ้ กดิ การควบแน่นของไอน้ำ จนเปน็ ของเหลวจะถกู นำกลับไปต้มอกี คร้ัง รปู ที่ 12 ไอนำ้ จะปนั่ แกนของกงั หนั ไอน้ำ รปู ท่ี 13 การทำงานของ Condenser ~7~

6. เครอื่ งกำเนิดไฟฟา้ จะสรา้ งพลงั งานไฟฟา้ และใชห้ มอ้ แปลงไฟฟา้ เพ่ือแปลงแรงดันใน ระบบส่ง รูปท่ี 14 ระบบส่งไฟฟ้าสผู่ ูใ้ ช้ ไฟฟา้ หม้อไฟฟ้าในระบบส่ง หม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer) เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าทีแ่ ปลงพลงั งานไฟฟ้าในวงจรหนึ่ง ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าที่มีความถี่เท่ากันในอีกวงจรหนึ่ง ซึ่งจะแปลงด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ นอกจากนี้หม้อแปลงไฟฟ้ายังสามารถทำหน้าที่ในการเพิ่มหรือลดแรงดันไฟฟ้าภายในวงจร แต่ไม่ สามารถเพ่มิ หรอื ลดกำลงั ไฟฟา้ และความถไ่ี ด้ โดยหม้อแปลงไฟฟ้าจะทำงานบนหลกั การเหนี่ยวนำ ของแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับถูกนำไปใช้กับขดลวดปฐมภูมิ แรงดันไฟฟ้าจะถูก เหนยี่ วนำไปยงั ขดลวดทุติยภมู ิส่งผลใหม้ ีกระแสไฟฟ้าออกมาให้ใช้งานได้ การทำงานของหมอ้ แปลงไฟฟา้ อาศัยหลักการความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้ากับเส้นแรงแมเ่ หลก็ ในการสร้างแรงเคลอื่ น เหนี่ยวนำให้กับตัวนำ คือ เมื่อมีกระแสไหลผ่านขดลวดตัวนำ ก็จะทำให้เกิดเส้นแรงแม่เหล็ก รอบๆตัวนำนั้น และถ้ากระแสที่ป้อนมีขนาดและทิศทางที่เปลี่ยนแปล งไปมา ก็จะทำให้ สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นมีการเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย ถ้าสนามแม่เหล็กที่มีการเปลี่ยนแปลง ดังกล่าวตัดผ่านตัวนำ ก็จะเกิดแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำขึ้นที่ตัวนำนั้น โดยขนาดของแรงเคลื่อน เหนี่ยวนำจะสัมพันธ์กับ ความเข้มของสนามแม่เหล็ก และความเร็วในการตัดผ่านตั วนำของ สนามแมเ่ หล็ก ~8~

สว่ นประกอบหม้อไฟฟ้าในระบบสง่ รูปที่ 15 สว่ นประกอบหม้อไฟฟา้ ใน ระบบส่ง ~9~

Base ทำหนา้ ท่ี รับนำ้ หนกั ของหมอ้ แปลงและการตดิ ตัง้ หม้อแปลง รปู ท่ี 16 ฐานรับนำ้ หนกั หมอ้ แปลง Earth Terminal ทำหน้าท่ี เปน็ จดุ ตอ่ ground รูปท่ี 17 Earth Terminal Oil Drain Valve ทำหน้าท่ี เปน็ วาลว์ สำหรับเปล่ยี นถ่ายนำ้ มนั เครอ่ื ง รปู ท่ี 18 Oil Drain Valve ~ 10 ~

Radiator Fins ทำหนา้ ที่ ระบายความรอ้ นหมอ้ แปลง รปู ที่ 19 Radiator Fins High voltage - Low Voltage Winding ทำหนา้ ที่ ขดลวดรบั แรงสูงสร้างเส้นแรงแมเ่ หล็ก เหนี่ยวนํา ขดลวดแรงตำ่ ทาํ หนา้ ทเี่ ป็นวงจรไฟฟ้า รูปท่ี 20 High voltage - Low Voltage Winding Magnetic Core ทำหนา้ ที่ วงจรเสน้ แรงแมเ่ หลก็ รูปท่ี 21 Magnetic Core ~ 11 ~

HV-LV Bushing ทำหนา้ ที่ สาํ หรับเชอื่ มตอ่ สายวงจรไฟฟา้ ภายในตัวหมอ้ แปลงกับภายนอก รปู ที่ 22 HV-LV Bushing Pressure Relief Device ทำหน้าที่ อุปกรณ์ระบายความดัน เมอ่ื ความดนั ภายในหมอ้ แปลงสงู จนชนะแรงสปริง ความดันจะระบายออก รปู ท่ี 23 Pressure Relief Device Dial Type Thermometer ทำหน้าที่ เปน็ อปุ กรณ์ท่ีใชว้ ดั อณุ หภมู ิ หม้อแปลงไฟฟา้ รูปท่ี 24 Dial Type Thermometer ~ 12 ~

Tap Changer ทำหน้าที่ อปุ กรณใ์ นการปรบั เปลย่ี นระดับแรงดันท่ีติดต้งั มากบั หม้อแปลงไฟฟา้ รปู ท่ี 25 Tap Changer Buchholz Relay ทำหนา้ ท่ี เป็นอปุ กรณ์ปอ้ งกนั ทาํ หนา้ ท่ีเตอื นหรือตัดวงจรเมือ่ เกิดเหตุ ไม่ปกติ ภายในหม้อแปลง รูปที่ 26 Buchholz Relay Oil Level Gauge ทำหนา้ ท่ี เปน็ เกจช้แี สดงระดับน้ำมันซึง่ อาจมลี กั ษณะเปน็ รอ่ ง เปน็ ท่อ หรอื เข็มหนา้ ปทั หม้อแปลงชนิดปิดจะมลี ูกลอยช้บี อกการมีอยขู่ องน้ำมนั รูปท่ี 27 Oil Level Gauge ~ 13 ~

Dehydrating Breather ทำหนา้ ที่ กรองความชืน้ หม้อแปลงไฟฟ้า รูปที่ 28 Dehydrating Breather Lifting Eyes ทำหน้าที่ เป็นอปุ กรณ์ในการเชื่อมตอ่ ในการยก การเปิดฝาหม้อแปลง รปู ที่ 29 Lifting Eyes แบบจำลองหม้อแปลงไฟฟา้ (SLDPRT.) ~ 14 ~

เทคโนโลยโี รงไฟฟา้ ถ่านหนิ พลังงานสะอาด ตามนิยามของ IEA (International Energy Agency) หมายถึง โรงไฟฟ้าถ่านหินที่ใช้ เทคโนโลยีประสทิ ธิภาพสูงปล่อยก๊าซคารบอ์ นไดออกไซด์ในระดับต่ำ รวมทั้งสามารถกำจัดมลสาร ต่างๆ อาทิ ฝุน่ ละออง ก๊าซออกไซด์ของไนโตรเจน ก๊าซซัลเฟอรไ์ ดออกไซด์ หรือ ดักจับโลหะหนกั ดังนั้นโรงไฟฟ้าถ่านหินเทคโนโลยีสะอาดกระบี่ที่ใช้เทคโนโลยี Ultra Supercritical ซึ่งมี ประสิทธิภาพการเผาไหม้สูง ประหยัดการใช้เชื้อเพลิง และช่วยลดการปล่อยก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์ ระบบกำจัดมลสาร ประกอบด้วย ระบบกำจัดก๊าซออกไซด์ของไนโตรเจน (SCR) ระบบดักจับฝนุ่ ดว้ ยไฟฟ้าสถติ (ESP) ระบบกำจัดก๊าซซลั เฟอรไ์ ดออกไซด์ (FGD) และระบบ ดักจับสารปรอท (ACI) จึงถือเป็นโรงไฟฟ้าถ่านหินเทคโนโลยีสะอาดตามมาตรฐานสากลมีการใช้ งานกนั แพร่หลายในประเทศตา่ งๆทวั่ โลก อาทิ 35 ประเทศในกล่มุ OECD ออสเตรเลยี จนี เกาหลี ญปี่ ุน่ มาเลเซีย โครงการโรงไฟฟ้าถ่านหินกระบี่ จะใช้เทคโนโลยีที่ดีที่สุดในเชิงพาณิชย์ โดยระบบเผาไหม้ และหม้อไอน้ำเทคโนโลยแี บบ Ultra Supercritical ทเ่ี พม่ิ ประสทิ ธภิ าพการผลิต และลด CO2 ได้ ร้อยละ 20 เมื่อเทียบกับระบบเดิม (Subcritical) รปู ที่ 30 ระบบกำจัดมลสารทางอากาศ ~ 15 ~

รปู ท่ี 31 ปรมิ าณการปลอ่ ยกา๊ ซคารบ์ อนไดออกไซด์ ระบบการใชน้ ำ้ ของโรงไฟฟา้ โครงการโรงไฟฟ้าถ่านหินได้ออกแบบให้มีคลองชักน้ำ โดยจะไม่สูบน้ำโดยตรงจากคลอง ทำให้ลดความเร็วในการสูบน้ำลงเหลือ 0.3 เมตร/วินาที ซึ่งสัตว์น้ำวัยอ่อน และสัตว์น้ำโตเต็มวัย สามารถว่ายหนอี อกไปได้ การใชน้ ้ำของโรงไฟฟา้ จะเกดิ น้ำทงิ้ 2 รูปแบบ ไดแ้ ก่ นำ้ ทง้ิ จากกระบวนการผลติ และนำ้ ทง้ิ ท่ัวไป ซ่งึ นำ้ ทง้ิ ท้ัง 2 แบบ ต้องผา่ นระบบบำบดั นำ้ ทิง้ หลายข้นั ตอน ไม่ว่าจะเป็นบอ่ พักน้ำขเี้ ถ้า บ่อ ตกตะกอน บ่อบำบัดชีวภาพ ผ่านบ่อพักน้ำ ก่อนจะปล่อยลงสู่แหล่งน้ำ เพื่อให้ประชาชนในพื้นที่ โดยรอบมน่ั ใจต่อคณุ ภาพนำ้ ทีด่ ตี ามมาตรฐานส่ิงแวดล้อม นอกจากนี้ ยังได้ออกแบบให้มีตะแกรง 2 ชั้น ขนาดช่องเปิด 5 และ 1 เซนติเมตรเพ่ือ ปอ้ งกันสตั ว์นำ้ ทอ่ี าจถูกสูบติดเขา้ มา ~ 16 ~

รปู ที่ 32 การใชใ้ นโรงไฟฟา้ ถา่ นหิน น้ำจากระบบหล่อเย็น เมื่อผ่านจากหอหล่อเย็นแล้วจะพักไว้ที่อ่างเก็บน้ำ 1 วัน เพื่อลด อุณหภูมิให้ใกล้เคียงธรรมชาติ ก่อนปล่อยสู่แหล่งน้ำ ซึงไม่เป็นอันตรายต่อระบบนิเวศในแหล่งน้ำ ของชุมชน น้ำจากกระบวนการผลิต และน้ำทิ้งจากการอุปโภค-บริโภคจะนำไปบำบัด และนำ กลบั มาใชใ้ หมภ่ ายในโรงไฟฟ้า โดยไม่ระบายออกสู่ภายนอกพ้นื ทโี่ รงไฟฟ้า การเผาถา่ นหินจะทำใหม้ โี ลหะหนัก โรงไฟฟ้าถ่านหิน นับเป็นอุตสาหกรรมที่มีอุปกรณ์ทันสมัยที่สุด ในการควบคุมโลหะหนัก และสารปนเปื้อนในกระบวนการผลิต โดยโครงการโรงไฟฟ้าถ่านหินได้กำหนดคุณสมบัติของถ่าน หินนำเข้าใหม้ สี ารเจอื ปน (โลหะหนกั ) ในปริมาณต่ำมาก สำหรับโลหะหนกั ท่จี ะปนเปือ้ นในอากาศ ในรปู ของไอจะมอี ยู่เพียงชนิดเดยี วคอื ปรอท (Hg) โครงการได้มกี ารกำหนดคุณสมบัตขิ องถ่านให้มี ปริมาณปรอทในถ่านน้อยมาก ไม่เกิน 0.1 มิลลิกรัม ต่อถ่านหิน 1 กิโลกรัม และเพิ่มประสทิ ธิภาพ ในการดักจับไอปรอท โดยการติดตั้งอุปกรณ์ดักจับสารปรอท (Activated Carbon Injection : ACI) นอกจากนี้ จากผลการตรวจวัดโลหะหนักในเถ้าถ่านหินประเภทบิทูมินัส หรือซับบิทูมินัส พบวา่ มปี รมิ าณโลหะหนักนอ้ ยมาก ~ 17 ~

รปู ท่ี 33 การระบายสารปรอทจากปลอ่ งของโรงไฟฟา้ ถ่านหิน การจดั การขเี้ ถา้ และยปิ ซมั การออกแบบบ่อทิ้งขี้เถ้าและยิปซัมของ กฟผ. ได้ให้ความสำคัญและคำนึงถึงการรักษา สิ่งแวดล้อมเป็นหลัก ซึ่งได้ออกแบบบ่อเป็นระบบปิด โดยไม่มีการระบายน้ำภายในบ่อออกสู่ สง่ิ แวดล้อมภายนอก อยา่ งไรตาม ในกรณีทพี่ บว่าเถ้าหรอื ยปิ ซัมแหง้ และมีโอกาสฟุ้งกระจาย กฟผ. ได้กำหนดให้มีมาตรการฉีดพรมน้ำในบ่อเพื่อป้องกันการฟุ้งก ระจายของฝุ่นเถ้าและยิปซัมรวมถึง การกำหนดมาตรการปอ้ งกนั และแก้ไขการฟงุ้ กระจายของเถ้าจากการขนสง่ ด้วยรถบรรทุก • พื้นที่บ่อฝังกลบถูกออกแบบให้มีระบบป้องกันการซึมผ่านของน้ำชะโดยปูพื้นด้วยพลาสติก ความหนาแน่นสงู (HDPE) หนา 1.5 มลิ ลิเมตร เพอื่ กันน้ำซึมลงดนิ • มีระบบกรองโดยใชแ้ ผ่นใยสงั เคราะห์ และหินคัดขนาด • กำหนดใหฉ้ ดี พรมน้ำในพื้นทีข่ องบ่อทง้ิ เถ้าที่มีการฟงุ้ กระจายของฝ่นุ ละออง • ทำการปลูกตน้ ไม้ยนื ตน้ 3 ชน้ั เรอื นยอด สลับฟนั ปลา หรือกำแพงกันลม • จำกดั ความเรว็ ของยานพาหนะในพนื้ ทโ่ี ครงการไม่เกนิ 40 กโิ ลเมตร/ชว่ั โมง ~ 18 ~

รปู ที่ 34 การจดั การข้เี ถ้าและยปิ ซัม ประสทิ ธิภาพของการแปลงพลงั งาน ประสิทธิภาพของอุปกรณ์แปลงพลังงานคือการแสดงออกเชิงปริมาณของความสมดุลน้ี ระหวา่ งอนิ พตุ พลงั งานและเอาต์พุตพลงั งาน รปู ท่ี 35 ความสมดลุ ระหวา่ งอนิ พตุ พลงั งานและเอาตพ์ ตุ พลงั งาน ~ 19 ~

Device efficiency = Useful energy output Energy input Device efficiency = ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ Useful energy output = พลงั งานดา้ นออก Energy input = พลงั งานด้านเขา้ รูปที่ 36 รายการอุปกรณ์แปลงพลงั งานทว่ั ไป รปู ท่ี 37 การแปลงพลังงานในมอเตอรไ์ ฟฟา้ ~ 20 ~

ตวั อย่าง มอเตอรไ์ ฟฟา้ ใชไ้ ฟฟา้ 100 วัตต์ เพือ่ รบั พลงั งานกล 90 วตั ต์ กำหนดประสทิ ธภิ าพ (E) Efficiency = Useful energy output = Useful power output Energy input Power input ดงั นัน้ ประสิทธภิ าพของมอเตอรไ์ ฟฟา้ นค้ี อื 19000SJSJ = E = Mechanical energy (power) output = 90 w = 90 J = 0.9 = 90% Electric energy (power) input 100 w 100 J รปู ท่ี 38 ประสทิ ธภิ าพของอปุ กรณแ์ ปลงพลังงานท่วั ไป ตัวอย่าง คำนวณประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าหากประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เป็น 88, 40 และ 98% ตามลำดับ Epower plant = Eboiler × Eturbine × Egenerator ดังนัน้ Epower plant = (0.88) × (0.40) × (0.98) = 0.35 (35%) ~ 21 ~

รูปท่ี 39 แผนผังแสดงโรงไฟฟา้ พลังงานท่วั ไป ตัวอย่าง ในโรงไฟฟ้าไอน้ำจากหม้อไอน้ำจะไปถึงกังหันมีอุณหภูมิ 700 ° C ไอน้ำที่ใช้แล้วออกจากกังหันมี 100 ° C คำนวณประสทิ ธภิ าพสงู สุดของกังหัน เปรียบเทียบกบั คา่ ท่วั ไปทีแ่ สดงใน รูปท่ี 23 Emax= Maximum useful work output = TL-TH = 1- TL Energy input TH TH จาก อุณหภมู ิ 700 ° C = 973 K และ 100 ° C = 373 K 973-373 373 Emax= 973 =1- 937 =0.62 (62%) การคำนวณประสทิ ธิภาพ โรงไฟฟา้ จาก F คือ พลังงานปฐมภูมทิ ปี่ ้อนเข้าสกู่ ระบวนการ COGENERATION P คอื พลงั งานไฟฟา้ ทผี่ ลิตได้จากโรงไฟฟา้ COGENERATION q คือ พลงั งานความรอ้ นท่ีนำไปใช้ประโยชน์ ทไ่ี ด้จากกระบวนการ COGENERATION ~ 22 ~

Ref Eη คือ ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าอ้างอิงจากระบบบที่ผลิตพลังงาน ไฟฟ้าพียงอยา่ งเดียว Ref Hη คือ ประสิทธิภาพการนำความร้อนไปใช้ประโยชน์อ้างอิงจากระบบท่ี ผลิตพลังงานความรอ้ นเพยี งอยา่ งเดยี ว ตารางแสดงค่า Ref Eη และ Ref Hη แยกตามชนิดของเช้ือเพลิง ชนดิ ของเชอื้ เพลิง Ref Eη Ref Hη 45% 85% กา๊ ซธรรมชาติ ถา่ นหนิ 40% 80% COGEN Eη คือ ประสิทธิภาพการผลติ ไฟฟ้าจากโรงไฟฟา้ COGENERATION : COGEN Hη COGEN Eη = p ×100% η f PES คอื ประสิทธิภาพการความร้อนกระบวนการ COGENERATION ไปใช้ประโยชน์ : q f COGEN Hη = ×100% คือ ประสทิ ธิภาพโดยรวมของระบบผลิตพลังงานรว่ ม : p+q η = f ×100% คอื Primary Energy Savings คำนวณจากสมการ : PES = (1- COGEN Hη 1 COGEN Eη ) × 100% Ref Hη Ref Eη + ~ 23 ~

สรปุ โรงไฟฟ้าถ่านหิน โรงไฟฟ้า มีขนาดกำลงั ผลิตหน่วยละ 3000,000 กิโลวตั ต์ ใชล้ ิกไนตป์ ระมาณวันละ 6300 ตัน/หนว่ ย เพอ่ื ต้มนำ้ ในหมอ้ ตม้ ให้มีอณุ หภูมิ 540 องศามีความดัน 167 บรรยากาศ (สามารถผลิต ไอน้ำไดช้ ่วั โมงละ 954,000 กิโลกรมั ) แล้วส่งไปขบั ดนั กงั หันไอนำ้ แบบกังหันทีต่ อ่ โดยตรงกบั เคร่ือง กำเนดิ ไฟฟา้ ชนดิ ระบายความร้อนด้วยก๊าซไฮโดรเจนทมี่ คี วามเรว็ 3000 รอบต่อนาทีทำใหส้ ามารถ ผลิตกระแสไฟฟ้าแรงดัน 18 กิโลวัตต์ และจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าขึ้นเป็น 500 กิโลวัตต์ ด้วยหม้อ แปลงไฟฟ้ากำลังขนาด 342,000 เมกะโวลตแ์ อมแปร์ แลว้ จึงจา่ ยใหแ้ กส่ ถานีไฟฟา้ ย่อย อุปกรณ์หลกั โครงการโรงไฟฟ้าถา่ น • เครื่องผลติ ไอนำ้ (Boiler) - ระบบเผาไหม้เทคโนโลยี Ultra Supercritical • เครื่องผลิตไฟฟ้ากังหันไอน้ำ (Steam Turbine Generator) - ชนิด Multistage 3 แรงดัน เชื่อมต่อกบั เคร่อื งกำเนดิ ไฟฟ้า (Generator) ในการผลติ ไฟฟ้า • ปริมาณการใช้น้ำ สำหรับกระบวนการหล่อเย็นประมาณ 100,500 ลบ.ม./วัน ซึ่งคิดเป็น 3.3 % ของปริมาณน้ำ ส่วนการระบายน้ำกลับคืน จะมีระบบหล่อเย็นและบ่อพักน้ำ เพ่ือ ควบคุมอุณหภูมิ ของน้ำทีป่ ล่อยคนื ใหแ้ ตกตา่ งจากสภาพธรรมชาติไม่เกิน 3 องศาเซลเซยี ส จงึ ไมเ่ กิดผลกระทบต่อระบบนิเวศในน้ำและอาชีพประมง • รปู ที่ 40 โครงสร้างโรงไฟฟา้ ถา่ นหิน ~ 24 ~

อ้างอิงขอ้ มูล • https://www.youtube.com/watch?v=whMWZYiGPFI • https://sites.google.com/site/pvs038/electricity-production-of- thailand/prapheth-khxng-rong-fifa/kar-phlit-fifa-phlangngan-khwam-rxn • https://www.egat.co.th/index.php?option=com_content&view=article &id=1863&Itemid=244 • https://dmf.go.th/public/list/data/index/menu/630/mainmenu/630/ • https://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%96%E0%B9%88%E0%B8%B2%E0% B8%99%E0%B8%AB%E0%B8%B4%E0%B8%99 • https://www.egat.co.th/index.php?option=com_content&view=article&id =1882&Itemid=317&fbclid=IwAR07fLvpUQAkj1vDCYOxkoOBETyACbOegJe ZHCYA-Sj2hzIrQsPKPICpNis ~ 25 ~