석탄 화력발전소란? : 작동원리, 장단점

석탄화력발전소란?

석탄 화력 발전소 또는 석탄 발전소는 석탄을 태워 전기를 생산하는 화력 발전소입니다. 석탄 화력 발전소는 화석 연료 발전소의 일종입니다. 석탄은 일반적으로 미분쇄된 다음 미분탄 보일러에서 연소됩니다.

용광로 열은 보일러 물을 증기로 변환한 다음 발전기를 돌리는 터빈을 돌리는 데 사용됩니다. 따라서 석탄에 저장된 화학에너지는 열에너지, 기계적 에너지, 최종적으로 전기에너지로 순차적으로 변환된다.

석탄을 미분쇄하여 고운 가루로 만든 석탄을 보일러라고 하는 용광로와 같은 장치에 불어넣어 태웁니다. 생성된 열은 보일러의 일련의 파이프를 통해 흐르는 물을 증기로 변환합니다. 고압 증기는 샤프트로 발전기에 연결된 터빈의 블레이드를 돌립니다. 발전기가 회전하여 전기를 생산합니다.

석탄 화력 발전소는 세계 전기의 3분의 1을 생산하지만 주로 대기 오염으로 인해 매년 수십만 명의 조기 사망을 초래합니다.

석탄 화력 발전소는 매년 세계 온실 가스 배출량의 약 1/5에 해당하는 10Gt 이상의 이산화탄소를 배출하므로 단일 기후 변화의 가장 큰 원인입니다. 전 세계 석탄 화력 발전의 절반 이상이 중국에서 생산됩니다.

2020년에는 유럽과 미국에서 퇴역함에 따라 총 공장 수가 감소하기 시작했습니다. 아직 아시아에서는 거의 대부분이 중국에서 건설되고 있지만 말입니다. 일부는 석탄 산업의 건강 및 환경 영향으로 인해 다른 사람들에게 발생하는 비용이 발전 비용에 포함되지 않기 때문에 수익성이 유지되지만 새로운 발전소가 좌초된 자산이 될 수 있는 위험이 있습니다.

유엔 사무총장은 OECD 국가들이 2030년까지 석탄에서 전력 생산을 중단하고 나머지 세계는 2040년까지 전력 생산을 중단해야 한다고 말했습니다.

 

석탄 발전소 다이어그램

 

석탄 발전소는 어떻게 작동할까?

석탄 화력 발전소는 보일러에서 석탄을 연소시켜 증기를 생산하여 전기를 생산합니다. 엄청난 압력을 받아 생성된 증기는 터빈으로 흘러 들어가 발전기를 회전시켜 전기를 생성합니다. 그런 다음 증기가 냉각되고 다시 물로 응축되고 보일러로 돌아가 프로세스가 다시 시작됩니다.

실제 사례가 있습니다. 테네시주 녹스빌 근처의 Kingston 화석 공장은 석탄을 태워 보일러를 화씨 약 1,000도까지 가열하여 고압 증기를 생성합니다. 증기는 제곱인치당 1,800파운드 이상의 압력으로 터빈으로 배관됩니다.

터빈은 발전기에 연결되어 분당 3,600회전으로 회전시켜 20,000볼트의 교류(AC) 전기를 생성합니다. 강물은 터빈에서 나오는 증기를 냉각 및 응축시키기 위해 응축기의 튜브를 통해 펌핑됩니다.

 

발전소 연료로 석탄의 장점

오늘날 기술의 발전으로 석탄은 인간의 연료 수요를 충족시키는 현재 역할과 함께 생활 조건을 개선할 수 있었습니다. 석탄은 지속 가능하고 저렴한 에너지를 생산하는 데 있어 생태와 경제 사이의 균형을 보장하기 위해 더 나은 기술이 사용되는 발전에 광범위하게 사용되었습니다. 그 장점 중 일부는 신뢰성, 경제성, 풍부함, 알려진 기술, 안전성 및 효율성을 포함합니다.

신뢰할 수 있음
석탄 화력 발전소의 가장 큰 장점 중 하나는 신뢰성입니다. 전력 수요가 피크일 때 기본 전력으로 또는 오프 피크 전력으로 전력을 공급할 수 있는 석탄의 능력은 발전소 연료로 크게 평가됩니다. 이러한 사실 때문에 첨단 미분탄 화력 발전소는 정전을 방지하는 계통 시스템을 지원하도록 설계되었습니다.

경제성
석탄 화력 발전소에서 생산된 에너지는 다른 에너지원보다 저렴하고 저렴합니다. 석탄이 풍부하기 때문에 이 연료를 사용하여 전력을 생산하는 것은 확실히 저렴합니다. 게다가, 석탄 매장지에서 추출하고 채굴하는 데 비용이 많이 들지 않습니다. 결과적으로 가격은 다른 연료 및 에너지원에 비해 여전히 저렴합니다.

풍부
약 300년 이상의 경제적 석탄 매장량이 여전히 접근 가능합니다. 사용할 수 있는 이 엄청난 양의 석탄으로 석탄 화력 발전소는 앞으로 몇 년 동안 지속적으로 연료를 공급할 수 있습니다.

알려진 기술
석탄을 연료로 생산하고 사용하는 것은 잘 알려져 있으며 생산에 필요한 기술은 끊임없이 발전하고 있습니다. 또한 석탄 채광 기술은 지속적으로 향상되어 전력 및 에너지 생산을 위한 석탄의 지속적인 공급을 보장합니다.

 

석탄 화력 발전소의 단점

반면에 석탄 화력발전소는 온실가스(GHG) 배출, 광산 파괴, 수백만 톤의 폐기물 발생, 유해 물질 배출 등 몇 가지 심각한 단점도 있습니다.

온실가스 배출
석탄은 연소 시 유해한 부산물을 남긴다는 사실을 부인할 수 없습니다. 이러한 부산물은 많은 오염을 유발하고 지구 온난화에 기여합니다. 석탄 화력 발전소에서 발생하는 탄소 배출량 증가는 지구 온난화를 더욱 심화시켜 기후 변화를 초래합니다.

광산 파괴
석탄 채굴은 서식지와 경관을 파괴할 뿐만 아니라 인간을 이주시킵니다. 석탄이 활발하게 채굴되는 많은 국가에서 지하 채굴로 인한 땅의 구멍으로 인해 많은 사람들이 엄청난 수의 이재민이 되고 있습니다. 탄광 근처는 땅이 언제든지 함몰될 수 있기 때문에 사람이 거주하기에 안전하지 않습니다.

수백만 톤의 폐기물 발생
더 이상 재사용할 수 없는 수백만 톤의 폐기물이 석탄 화력 발전소에서 발생합니다. 이러한 폐기물은 폐기물 처리 문제에 기여한다는 사실 외에도 유해 물질을 포함하고 있습니다.

유해물질 배출
석탄 화력 발전소와 같은 화력 발전소는 환경에 유해한 물질을 방출합니다. 여기에는 수은, 이산화황, 일산화탄소, 수은, 셀레늄 및 비소가 포함됩니다. 이러한 유해 물질은 산성비를 유발할 뿐만 아니라 인간에게도 매우 해롭습니다.