أنظمة وفوهات إزالة الكبريت من غازات المداخن

يُنتج احتراق الفحم في منشآت توليد الطاقة نفايات صلبة، مثل رماد القاع والرماد المتطاير، وغازات المداخن التي تُطلق في الغلاف الجوي. يُطلب من العديد من المحطات إزالة انبعاثات أكاسيد الكبريت من غازات المداخن باستخدام أنظمة إزالة الكبريت من غازات المداخن (FGD). التقنيات الثلاث الرائدة لإزالة الكبريت من غازات المداخن في الولايات المتحدة هي: التنظيف الرطب (85% من المنشآت)، والتنظيف الجاف (12%)، وحقن المواد الماصة الجافة (3%). عادةً ما تزيل أجهزة التنظيف الرطب أكثر من 90% من أكاسيد الكبريت، مقارنةً بأجهزة التنظيف الجاف التي تزيل 80%. تُقدم هذه المقالة أحدث التقنيات لمعالجة مياه الصرف الناتجة عن التنظيف الرطب.أنظمة إزالة غازات المداخن.

أساسيات إزالة الكبريت من غازات المداخن الرطبة

تشترك تقنيات إزالة الكبريت من غاز المداخن الرطبة في قسم مفاعل الملاط وقسم تجفيف المواد الصلبة. وقد استُخدمت أنواع مختلفة من أجهزة الامتصاص في قسم المفاعل، بما في ذلك الأبراج المعبأة والصواني، وأجهزة غسل الغازات الفنتوري، وأجهزة غسل الغازات بالرش. تعمل أجهزة الامتصاص على تحييد الغازات الحمضية باستخدام ملاط ​​قلوي من الجير، أو هيدروكسيد الصوديوم، أو الحجر الجيري. ولأسباب اقتصادية عديدة، تميل أجهزة غسل الغازات الحديثة إلى استخدام ملاط ​​الحجر الجيري.

عندما يتفاعل الحجر الجيري مع أكاسيد الكبريت في ظروف الاختزال للماص، يتحول ثاني أكسيد الكبريت (SO2) (المكون الرئيسي لأكاسيد الكبريت) إلى كبريتيت، وينتج خليط غني بكبريتيت الكالسيوم. أنتجت أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن السابقة (المعروفة بالأكسدة الطبيعية أو أنظمة الأكسدة المثبطة) ناتجًا ثانويًا من كبريتيت الكالسيوم. أحدثأنظمة إزالة غازات المداخنتستخدم هذه الأنظمة مفاعل أكسدة يتم فيه تحويل طين كبريتيت الكالسيوم إلى كبريتات الكالسيوم (الجبس)؛ ويشار إلى هذه الأنظمة باسم أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن باستخدام أكسدة الحجر الجيري القسرية (LSFO).

تستخدم أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن الحديثة التقليدية باستخدام LSFO إما برج امتصاص مزود بمفاعل أكسدة مدمج في قاعدته (الشكل 1) أو نظام فقاعات نفاثة. في كليهما، يُمتص الغاز في ملاط ​​من الحجر الجيري في ظروف خالية من الأكسجين؛ ثم ينتقل الملاط إلى مفاعل هوائي أو منطقة تفاعل، حيث يتحول الكبريتيت إلى كبريتات، ويترسب الجبس. مدة الاحتجاز الهيدروليكي في مفاعل الأكسدة حوالي 20 دقيقة.

١. نظام إزالة الكبريت من غاز المداخن (FGD) باستخدام أكسدة الحجر الجيري القسرية بعمود الرش (LSFO). في جهاز غسل LSFO، يمرّ الملاط إلى مفاعل، حيث يُضاف الهواء لإجبار أكسدة الكبريتيت إلى كبريتات. يبدو أن هذه الأكسدة تُحوّل السيلينيت إلى سيلينات، مما يُؤدي إلى صعوبات في المعالجة لاحقًا. المصدر: CH2M HILL

تعمل هذه الأنظمة عادةً بالمواد الصلبة العالقة بنسبة تتراوح بين 14% و18%. تتكون هذه المواد من جبس ناعم وخشن، ورماد متطاير، ومواد خاملة مُضافة مع الحجر الجيري. عندما تصل المواد الصلبة إلى حدها الأقصى، يُصفى الطين. تستخدم معظم أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن باستخدام LSFO أنظمة فصل ميكانيكي للمواد الصلبة وتجفيفها لفصل الجبس والمواد الصلبة الأخرى عن مياه التطهير (الشكل 2).

٢. نظام تجفيف الجبس بتقنية إزالة الكبريت من غاز المداخن (FGD). في نظام تجفيف الجبس النموذجي، تُصنف الجسيمات في عملية التطهير، أو تُفصل، إلى جزيئات خشنة وأخرى دقيقة. تُفصل الجسيمات الدقيقة في الفائض من الهيدروكلون لإنتاج تدفق سفلي يتكون في معظمه من بلورات جبس كبيرة (لبيعها لاحقًا) يمكن تجفيفها إلى نسبة رطوبة منخفضة باستخدام نظام تجفيف حزام التفريغ. المصدر: CH2M HILL

تستخدم بعض أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن مُكثِّفات الجاذبية أو برك الترسيب لتصنيف المواد الصلبة وتجفيفها، بينما يستخدم بعضها أجهزة الطرد المركزي أو أنظمة تجفيف أسطوانات التفريغ الدوارة، إلا أن معظم الأنظمة الحديثة تستخدم هيدروكلونات وأحزمة تفريغ. وقد يستخدم بعضها هيدروكلونين متتاليين لزيادة إزالة المواد الصلبة في نظام التجفيف. ويمكن إعادة جزء من فيض الهيدروكلون إلى نظام إزالة الكبريت من غاز المداخن لتقليل تدفق مياه الصرف.

يمكن أيضًا البدء في عملية التطهير عندما يكون هناك تراكم للكلوريدات في خليط إزالة الكبريت من غاز المداخن، وهو أمر ضروري بسبب الحدود التي يفرضها مقاومة التآكل لمواد البناء المستخدمة في نظام إزالة الكبريت من غاز المداخن.

خصائص مياه الصرف الصحي الناتجة عن إزالة الكبريت من غاز المداخن

تؤثر العديد من المتغيرات على تركيب مياه الصرف الصحي الناتجة عن إزالة الكبريت من غاز المداخن، مثل تركيب الفحم والحجر الجيري، ونوع جهاز الغسيل، ونظام تجفيف الجبس المستخدم. يُسهم الفحم في إنتاج غازات حمضية - مثل الكلوريدات والفلوريدات والكبريتات - بالإضافة إلى معادن متطايرة، مثل الزرنيخ والزئبق والسيلينيوم والبورون والكادميوم والزنك. يُساهم الحجر الجيري في إنتاج الحديد والألمنيوم (من معادن الطين) في مياه الصرف الصحي الناتجة عن إزالة الكبريت من غاز المداخن. يُسحق الحجر الجيري عادةً في مطحنة كرات رطبة، ويساهم تآكل الكرات وتآكلها في إضافة الحديد إلى خليط الحجر الجيري. يميل الطين إلى إنتاج الجسيمات الدقيقة الخاملة، وهو أحد أسباب تطهير مياه الصرف من جهاز الغسيل.

من: توماس إي. هيغينز، دكتوراه، مهندس محترف؛ أ. توماس ساندي، مهندس محترف؛ وسيلاس دبليو جيفنز، مهندس محترف.

Email: caroline@rbsic-sisic.com