دانلود پایان نامه

استفاده قرار می‌گرفت. البته استخراج آن از معدن در حدود قرن دهم میلادی در آلمان آغاز شد.
در ایران اولین تلاش های ناموفق در جهت تولید انرژی الکتریکی از زغالسنگ در سال 1347 با احداث نیروگاه زغال سوز زرند کرمان (دو واحد 30 مگاواتی) شروع شد، (لازم به توضیح است که در آن زمان کل ظرفیت نیروگاهی کشور 1008 مگاوات بوده، و در مجموع  این دو واحد در آن زمان حدود 6 درصد سهم نیروگاهی را تشکیل می داده است، که این سهم برای شروع تولید برق از زغال سنگ بسیار خوب بوده  است). اگر چه تاسیسات بکارگیری زغال در این مجموعه به طور کامل نصب گردید ولی از سال 1352 که بهره برداری از نیروگاه آغاز شد به علت عدم تحویل به موقع سوخت و نیروگاه با سوخت دوم یعنی مازوت بهره برداری گردید.
پس از انقلاب نیز تا مدتها تلاشهایی در جهت احداث نیروگاههای زغال سنگی به چشم نمیخورد تا اینکه در سال 1368 انجمن مهندسی نفت ایران که بر روی روند مصرف انرژی ایران مطالعاتی را صورت داده بود، به این نتیجه رسید که در صورت ادامه روند مصرف نفت و فراوردههای نفتی در کشور، در عرض کمتر از بیست سال میزان تولید و مصرف نفت در ایران برابر شده و صادرات این ماده استراتژیک قطع خواهد شد. از این رو این نهاد مطالعاتی را به منظور ارائه راهکارهای اجتناب از وقوع این رویداد آغاز کرد و در سال 1374 همزمان با پایان آن، 3 راهکار اساسی را پیشنهاد داد:
1.       کاهش شدت انرژی از طریق اجرای سیاست های قیمتی و غیر قیمتی بهینه سازی
2.       ورود گاز طبیعی به سبد انرژی و جایگزینی آن با نفت خام (عمدتا با محور گازرسانی به شهرها برای کاهش مصرف نفت سفید در بخش خانگی)
3.       ورود زغال سنگ به سبد انرژی و جایگزینی آن با نفت خام (عمدتا در کارخانجات و صنایع انرژی بر و نیز نیروگاهها به منظور کاهش مصرف نفت و گاز مصرفی بخش صنعتی)
2.منشاء زغال سنگ
امروزه ، روشن است که زغال سنگ ، منشاء گیاهی دارد و طی فرآیندهای طولانی شیمیایی ، بیولوژیکی و ژئولوژیکی در دوران گذشته ، تشکیل شده و به صورت ذخیره‌های پرارزشی در آمده است که امروزه انسان از آن بهره‌برداری می‌کند. همه زغال سنگ‌ها ، به یک طریق بوجود نیامده‌اند، بلکه با توجه به دوران مختلف زمین شناسی و شرایط متفاوت آنها ، نوع تغییرات موثر در بوجود آوردن زغال سنگ‌ها نیز متفاوت بوده است. از اینرو ، امروزه ، چند نوع زغال سنگ در معادن وجود دارد.
3.فرآیندهای تشکیل زغال سنگ
مواد گیاهی اساسا از سه عنصر اصلی کربن ، هیدروژن و اکسیژن ، همچنین مقادیر اندکی از اجسام کانی و نیتروژن تشکیل یافته‌اند. قسمت عمده گیاهان را سلولز ، به فرمول C6H10O5 ، تشکیل می‌دهد که ضمن فرآیندهای گوناگون بیوشیمیایی و ژئوشیمیایی به زغال سنگ مبدل می‌شود.
4.فرآیندهای بیوشیمیایی
وقتی یک ماده آلی شامل کربن و هیدروژن و اکسیژن ، مانند سلولز ، در هوای معمولی می‌سوزد، بطور کامل به دی‌اکسید کربن و آب تبدیل می‌شود، اما وقتی که همین مواد در شرایط کمبود اکسیژن می‌سوزند، عمل سوختن بطور ناقص صورت می‌گیرد و در نتیجه قسمتی از کربن و تمامی‌ اکسیژن و هیدروژن از سلولز حذف شده و جسم سیاهی برجا می‌ماند که زغال نامیده می‌شود.تخریب مواد گیاهی ، نتیجه اکسید شدن آنها توسط باکتری‌ها و دیگر میکرواورگانسیم‌ها می‌باشد که خود به دو عامل بستگی دارد:
یکی میزان مقاومت قسمتهای مختلف گیاهان در برابر شرایط محیطی مردابها و دیگری نوع قارچ یا باکتری که موجب تخریب کامل گیاه می‌شود. تخریب مواد آلی در غیاب اکسیژن ، مثلا در زیر آب ، نیز به تشکیل زغال سنگ منتهی می‌شود که در این صورت ، هیدروژن به آب و قسمتی از کربن به دی‌اکسید و منوکسیدکربن تبدیل می‌شود و مقداری از هر دو به شکل متان خارج می‌شوند.در فرآیندهای تبدیل سلولز به لیگنیت و زغال سنگ قیری ، محصول بدست آمده از تخریب مواد گیاهی که در حقیقت پیش‌ترکیب زغال سنگ است، پیت نامیده می‌شود که برای تشکیل آن ، مواد چوبی در جاهای مرطوب دستخوش تغییرات فیزیکی و شیمیایی اساسی می‌شوند. شرایطی که در آن ، در زمانهای گذشته پیت تشکیل شد، تفاوت چندانی با شرایط امروزی ندارد.احتمالا در دوران گذشته ، هوا نسبتا گرمتر و میزان بارندگی بیشتر و منظم‌تر بود. در نتیجه ، رشد گیاهانی که سرانجام آنها ، پس از طی دوره‌های گوناگون زمین شناسی ، تبدیل شدن به پیت و زغال سنگ می‌باشد، بیشتر از امروز بود.
5.فرآیندهای ژئوشیمیایی
بطور کلی در این فرآیند ، پیت به انواع زغال سنگ تبدیل می‌شود. تبدیل پیت به زغال سنگ قیری نتیجه اثرات طولانی فشار و دما است و تبدیل آن به آنتراسیت به فشار و دمای باز هم بیشتر نیاز دارد که از فرآیند تشکیل کوهها و حرکت افقی پوسته زمین ناشی می‌شود. فرآیند تبدیل پیت به زغال سنگ ، با کاهش مقدار رطوبت ، اکسیژن ، هیدروژن و حجم مواد فرار (دی‌اکسیدکربن ، منوکسیدکربن و گازهای دیگر) موجود در آن و افزایش درصد کربن ثابت ، گوگرد و در بسیاری موارد ، محتویات خاکستر آن همراه است. این فرآیند تبدیل ، بطور کلی به عوامل ژئولوژیکی زیر مربوط است:
فشار و حرارت : که این خود به عمق رگه‌های پیت در لایه‌های زیرزمینی مربوط می‌شود.
زمان : هر چه زمان ذخیره‌سازی زغال سنگ طولانی‌تر باشد، عمل تشکیل زغال سنگ کاملتر است.
دگرگونی ساختار
حرارت ناخواسته ناشی از صخره‌های مجاور
ترکیب و ساختار گیاه
شرایط محیطی
6.پیرولیز زغال سنگ
تمام انواع زغال سنگ‌ها ب
ر اثر گرما تجزیه می‌شوند و بر حسب نوع آنها و شرایط تجزیه (فشار و دما) ، به مواد گوناگون مفیدی تبدیل می‌شوند که از نظر کاربردهای صنعتی و تجاری اهمیت به‌سزایی دارند. بیشتر انواع زغال‌سنگ‌ها ، در دمای حدود 100 درجه سانتی‌گراد رطوبت خود را از دست می‌دهند و تا دمای 400 درجه سانتی‌گراد تجزیه می‌شوند و مقداری مواد روغنی و گازی شکل تولید می‌شود. با افزایش دما به میزان 1 تا 2 درجه سانتی‌گراد در هر دقیقه ، تا دمای 45 درجه سانتی‌گراد بیشترین مقدار محصولات بدست می‌آید که عمدتا شامل قطران زغال سنگ است.
این مواد ، ترکیبات گوناگون آروماتیکی مانند بنزن ، تولوئن ، گزیلن ، فنل‌ها ، نفتالین ، فتانترن) ، آنتراسن و غیره را در بر دارد و به روش تقطیر می‌توان آنها را از یکدیگر جدا کرد، اما اگر دما به 900 درجه برسد، قطران خود تجزیه می‌شود و از مقدار محصولات مفید کاسته می‌شود. مواد جامد حاصل از پیرولیز زغال سنگ عمدتا شامل زغال کک (با توان گرمایی پایین و توان گرمایی بالا) ، دوده (برای رنگدانه‌ها) ، گرانیت (برای الکترودها) ، کربن فعال و مواد ساختمانی است. بطور کلی ، در فرآیند پیرولیز حدود %70 زغال سنگ به کک و %5 آن به قطران تبدیل می‌شود.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه با واژه های کلیدیکیفیت اقلام تعهدی، قلام تعهدی، رگرسیون، اقلام تعهدی

7.کاربردهای مهم زغال سنگ
از زغال سنگ به عنوان سوخت در نیروگاه‌های حرارتی مولد برق ، در تولید بخار توسط توربین‌های بخار در کارخانجات صنعتی ، راه‌آهن و در کشتی‌ها و نیز به صورت سوخت خانگی در برخی از کشورها استفاده می‌شود. تقریبا 87% زغال سنگ جهان برای تولید گرما و دیگر انواع انرژی‌های مربوطه سوزانیده می‌شود. بدیهی است که ضمن سوختن زغال سنگ فرآورده‌های جنبی مانند گازهای سوختنی ، زغال کک و قطران نیز بدست می‌آید. باید توجه داشت که در برخی از کشورهای جهان ، قسمتی از گازهای سوختی شهری از زغال سنگ تهیه می‌شود.برای این منظور ، زغال سنگ را با جریانی از بخار آب و اکسیژن در فشار 20 تا 30 اتمسفر مجاور می‌کنند. در این عمل قسمتی از زغال سنگ در مجاورت با بخار آب و اکسیژن به هیدروژن و منوکسید کربن تبدیل می‌شود. بعد ، این فرآورده‌های گازی را در مجاورت کاتالیزور آهن به هیدروکربن و یا بوسیله کاتالیزور روی و مس به متیل الکل تبدیل می‌کنند. علاوه بر مصارف سوختی ، از زغال سنگ در تهیه بسیاری از مواد مفید و مهم آلی و غیرآلی استفاده می‌شود که عمدتا از تقطیر قطران حاصل از پیرولیز زغال سنگ و یا مواد جامد باقی مانده از عمل پیرولیز تهیه می‌شود.
8.خطرات ناشی از معادن زغال سنگ
یکی از عوامل خطرات بهداشتی و جانی که کارکنان صنایع زغال سنگ با آن مواجه هستند، گاز متان است که معمولا در معادن زغال سنگ وجود دارد، زیرا مخلوط 5 تا 15 درصد آن با هوا انفجار‌آمیز است. از این رو ، مقدار گاز متان در معادن زغال سنگ باید دقیقا کنترل شود. البته علاوه بر متان ، گازهای دیگری مانند منوکسید کربن ، دی‌اکسید گوگرد نیز همراه با آن در معادن زغال سنگ وجود دارند که نه از نظر انفجار بلکه از نظر مسموم کنندگی می‌توانند برای سلامتی کارگران معدن زیان‌آور باشند. برای جلوگیری از خطرات ناشی از این گاز ، معمولا آن را با دستگاه ویژه‌ای از معدن زغال سنگ خارج می‌کنند. اکسیداسیون پیریت در هوا ممکن است به تشکیل اسید سولفوریک منتهی شود که از طریق آبهای جاری وارد منابع ذخیره آب شده و موجب آلودگی آن شود. تنفس گرد و غبار زغال سنگ نیز موجب بروز بیماری پنوموکونیوزیز می‌شود که به بیماری سیاه‌ریه نیز موسوم است. در این بیماری ذرات زغال سنگ ریه‌ها را از لایه سیاه رنگی می‌پوشانند و عمل تنفس را با دشواری روبرو می‌کند.
2-4-1 قیمت زغال‌سنگ
استفاده از قیمت نفت برای تخمین قیمت زغال‌سنگ نیز امری معمول است. از 2 روش می‌توان به این مفهوم، رابطه نسبت داد:
ارتباط قیمت زغال‌سنگ با نفت توسط یک رابطه: مثلاً قیمت زغال‌سنگ اروپا نسبت به نفت در سال‌های 1977 تا 1990 از رابطه (Error! No text of specified style in document.1) پیروی می‌کند:
(Error! No text of specified style in document.1) CP=0.24×OP+5.71 → R^2=0.88, DW=2.04
تعیین حداقل و حداکثر برای قیمت زغال‌سنگ در ارتباط با قیمت نفت: مانند Error! Reference source not found.، قیمت زغال‌سنگ بین 1/3 تا 1/2 قیمت نفت در نواسان است.
ارتباط قیمت نفت و زغال‌سنگ را می‌توان از جنبه‌ای دیگر نیز تحلیل کرد: می‌توان قیمت زغال‌سنگ را به عنوان محدودیتی برای حداقل و حداکثر قیمت نفت درنظر گرفت. از این منظر و با درنظر گرفتن نوسان قیمت زغال‌سنگ بین 1/3 تا 1/2 قیمت نفت می‌توان نتیجه گرفت: قیمت نفت نمی‌تواند کمتری از حدی شود که رقابت آن با زغال‌سنگ در شرایطی بسیار نزدیک و سخت اتفاق افتد. این مسأله در نسبت قیمتی نزدیک به 1 اتفاق می‌افتد. از طرف دیگر قیمت نفت نمی‌تواند از حدی بیشتر شود که مقدار قابل توجهی زغال‌سنگ با حدوداً 1/3 قیمت نفت در دسترس قرار گیرد. اگر از این مفهوم استفاده کنیم، با فرض رابطه (Error! No text of specified style in document.1) و در نظر گرفتن حداقل 9 $/bep و حداکثر 15 $/bep برای زغال‌سنگ،حداقل و حداکثر قیمت نفت محاسبه می‌شود:
PFO:Price Floor for Oil=((9-5.71))⁄0.24=13.7 $/barrel
PCO:Price Ceiling for Oil=((15-5.71))⁄0.24=38.7 $/barrel
قیمت‌های محاسبه شده می‌توانند به عنوان محدودیتی بر قیمت نفت اعمال شوند. بدین معنی که نفت تنها شاخص تعیین کننده قیمت در بازار رقابتی حامل‌های مختلف انرژی در تحلیل‌های میان مدت و طولانی مدت نخواهد بود.
2-5-2 ماتریس تجارت زغال‌سنگ و گاز
در این ماتریس سهم صادرات مناطق به بازارهای هدف مشخص می‌شود.
نمونه‌ای از این ماتریس‌ها برای گاز و زغال‌سنگ از مناطق ویژه به 4 بازار اصلی دنیا در جدول آمده است.
جدول22: ماتریس ساده شده بازگانی صادرات گاز و زغال‌سنگ

در این ماتریس بازار جهانی به 4 بازار مهم تقسیم شده است: آمریکا (شمالی و جنوبی)، اروپای غربی و آفریقا، اروپای شرقی و کشورهای اتحاد جماهیر شوری سابق و آسیا. سپس سهم تأمین کننده‌گان عمده این بازارها از هر کدام از این بازارها معلوم شده است. در این ماتریس 10 کشور از بزرگ‌ترین صادرکننده‌گان گاز دنیا، حدوداً 95% گاز دنیا را به 22 کشور از بزرگترین واردکنندگان دنیا صادر می‌کنند. صادرات 8 کشور از بزرگترین صادرکنندگان زغال‌سنگ دنیا به 22 کشور از بزرگترین وارد کننده‌گان نیز 85% بازرگانی زغال‌سنگ دنیا را شامل می‌شود.
برای گاز، بیشتر واردات بازار آمریکا از کانادا و واردات اروپای شرقی از روسیه است. اروپای غربی از طریق 4 تأمین کننده

دسته‌ها: پایان نامه ها

دیدگاهتان را بنویسید