lovesouthernsocial.com

Производство электроэнергии из угля может нанести вред окружающей среде

Брайан Патрик Тагалог изображение на Unsplash

Уголь - это ископаемое топливо, добываемое из земли при добыче полезных ископаемых. Его происхождение связано с разложением органических веществ (остатков деревьев и растений), которые накопились под слоем воды миллионы лет назад. Захоронение этого органического вещества глинистыми и песчаными отложениями вызывает повышение давления и температуры, что способствует концентрации атомов углерода и вытеснению атомов кислорода и водорода (карбонизация).

Уголь подразделяется в зависимости от теплотворной способности и количества примесей, которые считаются углем низкого качества (бурый и полубитуминозный) и высокого качества (битуминозный или уголь и антрацит). Согласно Геологической службе Бразилии, уголь можно подразделить по качеству, которое зависит от таких факторов, как природа органического вещества, которое его сформировало, климата и геологической эволюции местности.

Торф

Добыча торфа происходит до осушения участка, что снижает его влажность. Его часто откладывают на открытом воздухе, чтобы терять больше влаги.

Использует: его разрезают на блоки и используют в качестве топлива в печах, термоэлектрических установках, для получения топливного газа, парафинов, парафина, аммиака и дегтя (продукт, из которого получают масла и другие вещества, широко используемые в химической промышленности)

бурый уголь

Он может быть двух видов, коричневого или черного цвета, и имеет разные названия.

Использует: получение газогенов гудронами, парафинами, фенолами и парафинами. Зола от горения может использоваться как пуццолановый цемент и керамика.

Каменный уголь

Каменный уголь можно разделить на два основных типа: энергетический уголь и металлургический уголь. Первый, также называемый энергетическим углем, считается самым бедным и используется непосредственно в печах, в основном в термоэлектрических установках. Металлургический уголь, или коксующийся уголь, считается благородным. Кокс - пористый материал, легкий и с металлическим блеском, используемый в качестве топлива в металлургии (доменные печи). Уголь также используется в производстве гудрона.

антрацит

Он медленно сгорает и подходит для отопления дома. Он также используется в процессах очистки воды.

Состав и применение угля

В любой из фаз уголь состоит из органической части и минеральной части. Органическое вещество состоит из углерода и водорода и небольшого количества кислорода, серы и азота. Минерал состоит из силикатов, входящих в состав золы.

Поскольку уголь подразделяется на несколько типов, его можно использовать по-разному. В основном уголь используется в качестве источника энергии. Согласно Международное энергетическое агентство (МЭА), уголь обеспечивает 40% мирового производства электроэнергии. Уголь также используется в металлургическом секторе.

Другой тип древесного угля, встречающийся в природе, - это растительный уголь, который образуется в результате обугливания дров. Древесный уголь часто используется в промышленных процессах, но он не является значительным источником для производства электроэнергии.

Стимулы для производства электроэнергии из угля

Несмотря на невозобновляемость, существуют сильные стимулы для производства электроэнергии из угля. Двумя основными аргументами в пользу производства энергии из угля являются изобилие запасов, которые гарантируют надежность поставок и низкую стоимость руды (по сравнению с другими ископаемыми видами топлива) и производственного процесса.

По данным Национального агентства по электроэнергетике (Aneel), мировые запасы угля составляют 847,5 млрд тонн. Этого количества было бы достаточно, чтобы обеспечить текущую добычу угля примерно на 130 лет. Еще одним стимулом является то, что, в отличие от нефти и природного газа, запасы угля в значительных количествах находятся в 75 странах, хотя примерно 60% от общего объема сосредоточено в США (28,6%), России (18,5%) и Китае. (13,5%). Бразилия занимает 10-е место.

Согласно данным, крупнейшими производителями угля в мире являются Китай и США. Всемирная угольная ассоциация, за которыми следуют Индия, Индонезия и Австралия соответственно. Кроме того, большая часть энергетической матрицы, как в Китае, так и в Соединенных Штатах, основана на производстве электроэнергии из угля, что также является репрезентативным в энергетической матрице других стран, таких как Германия, Польша, Австралия и Южная Африка. .

Однако, несмотря на экономические преимущества, производство электроэнергии из минерального угля является одной из наиболее агрессивных форм производства энергии с социально-экологической точки зрения. Отрицательные внешние эффекты присутствуют на протяжении всего производственного процесса, начиная с добычи угля.

добыча угля

Добыча или добыча угля может осуществляться подземным или открытым способом. Это будет зависеть от глубины залегания угля.

Когда слой, покрывающий руду, узок или почва не подходит (песок или гравий), разведку обычно проводят на открытом воздухе. Если минерал находится в глубоких слоях, необходимо строить тоннели.

По словам Анила, добыча руды открытым способом является преобладающей формой добычи руды в Бразилии, и к тому же она более продуктивна, чем подземная. Это не соответствует международной реальности, в которой преобладает разведка подземным способом, что эквивалентно 60% мировой добычи угля.

Кислотный дренаж рудников и производство хвостов представляют собой негативное воздействие на окружающую среду, характерное для обоих типов добычи.

Кислотный шахтный дренаж (ДАМ)

Кислотный дренаж шахты осуществляется с помощью насосов, которые сбрасывают сернистую воду во внешнюю среду, вызывая изменения в почве минералогического порядка (образование новых соединений), химического (снижение pH) и физического (низкая водоудерживающая способность и проницаемость). ), которые различаются в зависимости от геологии местности.

Согласно отчету Министерства науки и технологий, кислотный дренаж шахт считается одним из наиболее значительных факторов, влияющих на горнодобывающие процессы в целом.

В результате этих изменений почвы ухудшается качество грунтовых вод. Может наблюдаться снижение значения pH воды, что способствует растворению металлов и загрязнению грунтовых вод, что в случае попадания внутрь может повлиять на здоровье человека.

Смягчение химических и физических проблем почвы, вызванных добычей полезных ископаемых, является первым шагом в восстановлении пострадавших территорий.

Воздействие открытых горных работ

Раскопки больших объемов каменистой почвы оказывают видимое экологическое воздействие на растительность и фауну, вызывая деградацию больших территорий и визуальное загрязнение, не говоря уже об усилении эрозионных процессов. Кроме того, использование машин и оборудования также создает шумовое загрязнение (шум).

Воздействие подземных горных работ

Что касается здоровья рабочих, то основной проблемой является пневмокониоз угольных рабочих (ПТК). Пневмокониозы - это заболевания, вызванные вдыханием твердых частиц, которые не могут быть очищены иммунной системой. Это хроническое воздействие вдыхания угольной пыли с последующим накоплением пыли в легких и изменением легочной ткани.

PTC запускает воспалительный процесс, который может привести к массивному прогрессирующему фиброзу FMP, заболеванию, известному как «черное легкое».

Согласно отчету Минздрава, среди шахтеров диагностировано более 2000 случаев пневмокониоза.

К другим воздействиям, связанным с подземной добычей полезных ископаемых, относятся понижение уровня грунтовых вод, которое может способствовать исчезновению источников, воздействие на поверхностную гидрологическую сеть и вибрации, вызванные взрывами.

Обработка древесного угля

Согласно Бразильской ассоциации минерального угля, обогащение - это набор процессов, в которых необработанный уголь (рудничный - ROM), полученный непосредственно из шахты, подвергается удалению органических веществ и примесей, чтобы обеспечить их качество. Обработка угля зависит от его исходных свойств и предполагаемого использования.

Согласно отчету Aneel, при переработке образуются твердые хвосты, которые обычно откладываются в районе, близком к району добычи, и сбрасываются непосредственно в водотоки или дамбы хвостохранилищ, создавая обширные площади, покрытые жидким материалом. Токсичные вещества, присутствующие в хвостах, разбавляются дождевой водой (выщелачивание), которая в виде жидкости медленно проникает в почву (просачивание), загрязняя грунтовые воды.

Эти хвосты обычно содержат большие концентрации пирита (сульфида железа - FeS2) или других сульфидных материалов, которые способствуют образованию серной кислоты и интенсификации процесса «кислотного осушения шахты».

Транспорт

По словам Анила, транспорт - это самый затратный вид деятельности в процессе добычи угля. По этой причине обычно транспортируемый уголь имеет низкое содержание примесей и большую добавленную экономическую ценность.

Когда предполагаемое использование угля - это производство электроэнергии, ТЭЦ строится поблизости от района добычи полезных ископаемых, как это происходит на пяти угольных ТЭЦ, действующих в стране.

С экономической точки зрения выгоднее инвестировать в линии электропередачи для распределения уже произведенной электроэнергии, чем в транспортировку угля на большие расстояния.

На короткие расстояния наиболее эффективным методом является транспортировка по ленточным конвейерам. Также используются трубопроводы, по которым уголь, смешанный с водой, транспортируется в виде суспензии.

Производство электроэнергии из угля

После извлечения из земли уголь дробится и хранится в силосах. Затем его транспортируют на термоэлектрическую электростанцию.

Согласно Фурнашу, термоэлектрическая установка определяется как комплекс работ и оборудования, предназначенный для выработки электроэнергии посредством процесса, который условно разделен на три этапа.

Первый шаг состоит в сжигании ископаемого топлива для преобразования котловой воды в пар. В случае угля перед процессом горения он превращается в порошок. Это гарантирует максимальное использование тепла в процессе горения.

Второй шаг - использование пара, производимого под высоким давлением, для вращения турбины и привода электрогенератора. Прохождение пара через турбину вызывает движение турбины, а также генератора, который соединен с турбиной, преобразуя механическую энергию в электрическую.

Цикл замыкается на третьем и последнем этапе, на котором пар конденсируется и передается в независимый холодильный контур, возвращаясь в жидкое состояние, как котловая вода.

Сгенерированная энергия передается от генератора к трансформатору через проводящие кабели. Трансформатор, в свою очередь, распределяет электроэнергию в центры потребления по линиям электропередачи.

Выбросы

При сжигании угля содержащиеся в нем элементы улетучиваются (испаряются) и выбрасываются в атмосферу вместе с частью неорганического вещества, которое выделяется в виде частиц пыли (летучая зола).

здесь

Уголь - это материал с высокой концентрацией углерода. Таким образом, при сжигании уголь выделяет большие концентрации окиси углерода.

Окись углерода - это токсичный газ, который чрезвычайно вреден для здоровья человека и может в случае острого отравления привести к смерти. По данным Экологической компании штата Сан-Паулу (Cetesb), основным путем отравления угарным газом является респираторный. При вдыхании газ быстро поглощается легкими и связывается с гемоглобином, препятствуя эффективному переносу кислорода. Следовательно, длительное воздействие окиси углерода связано с увеличением частоты сердечных приступов среди пожилых людей.

Кроме того, попав в атмосферу, окись углерода может окисляться до двуокиси углерода.

Углекислый газ

Углекислый газ может выделяться непосредственно при сгорании угля и других ископаемых видов топлива, или он может образовываться в атмосфере в результате химических реакций, например, в результате реакции окисления монооксида углерода.

Двуокись углерода считается одним из основных газов в процессе усиления парникового эффекта, связанного с усилением глобального потепления. И это также один из основных видов газов, выделяемых при сжигании угля.

Важно отметить, что сжигание - это этап цепочки добычи угля, на котором наблюдается наибольший выброс углекислого газа, но этапы хранения и хранения хвостов также вносят вклад в общие выбросы. Однако, согласно отчету Министерства науки и технологий, отсутствие информации о времени хранения руды в каждом случае является ограничивающим фактором для расчета общих выбросов.

Сера

Согласно отчету Бразильского общества энергетического планирования, из всех выбросов от угольных ТЭЦ наибольшее беспокойство вызывают выбросы серы. При горении сера образует серию газообразных соединений, которые выбрасываются в атмосферу, если нет оборудования для ее улавливания. Из них прежде всего выделяется диоксид серы (SO2).

Двуокись серы (SO2) подвергается окислению в атмосфере и образует триоксид серы (SO3), который, в свою очередь, при связывании с дождевой водой (H2O) образует серную кислоту (H2SO4), вызывая кислотные дожди.

Кислотные дожди оказывают прямое воздействие на растительный и животный мир, особенно на водный мир. В овощах это приводит к изменению пигментации, образованию и некрозу. У животных он вызывает гибель таких организмов, как рыбы и лягушки. Кислотный дождь также вызывает повреждение материальных ценностей, поскольку способствует коррозионным процессам.

По данным Министерства окружающей среды, воздействие диоксида серы на здоровье человека может быть связано с увеличением числа респираторных заболеваний в целом и астмы, о чем свидетельствует увеличение количества госпитализаций.

Метан

Уголь имеет высокое содержание метана (CH4). При сжигании угля в атмосферу выделяется метан, который может быть связан с водяным паром и углекислым газом и считается одним из основных парниковых газов.

Метан образуется в процессе разложения органических веществ. По этой причине его возникновение связано с ископаемым топливом.

Важно отметить, что, несмотря на то, что в процессе сжигания угля выделяется значительное количество метана в атмосферу, выбросы метана в процессе добычи угля происходят в результате добычи руды, особенно в подземных выработках и при хранении материалов после добычи, как можно видеть. в отчете Министерства науки и технологий

Оксиды азота (NOx)

Уголь также имеет высокую концентрацию азота. Следовательно, при сжигании угля в атмосферу выделяются оксиды азота. Горючие газы обычно состоят в основном из оксида азота.Попадая в атмосферу, он быстро окисляется до диоксида азота.

Диоксид азота, связываясь с дождевой водой (H2O), производит азотную кислоту (HNO3), которая, как и серная кислота (H2SO4), также вызывает кислотные дожди.

Кроме того, высокие концентрации NO2 влияют на образование тропосферного озона и процессы смог фотохимический.

Твердые частицы (ТЧ)

Согласно Cetesb, твердые частицы представляют собой твердые и жидкие материалы, которые остаются взвешенными в атмосфере из-за своего небольшого размера. Твердые частицы также образуются в атмосфере из вышеупомянутого диоксида серы (SO2) и оксидов азота (NOx).

Размер частиц напрямую связан с потенциальными проблемами со здоровьем.

Меркурий

Помимо уже упомянутых газов, уголь также содержит значительное количество ртути, которая при сгорании руды улетучивается в атмосферу.

с понедельника по EPA - Агентство по охране окружающей среды угольные электростанции являются крупнейшим антропогенным источником выбросов ртути.

Присутствующая в атмосфере летучая ртуть включается в цикл дождя, достигая водных объектов и приводя к загрязнению окружающей среды и ущербу для водных организмов. Загрязнение ртутью также является проблемой общественного здравоохранения, поскольку потребление водных организмов, загрязненных ртутью, может привести к острому отравлению, а в некоторых случаях и к смерти.