فوهة كربيد السيليكون FGD لإزالة الكبريت في محطة توليد الكهرباء

فوهات امتصاص غاز المداخن لإزالة الكبريت (FGD).
إزالة أكاسيد الكبريت، التي يشار إليها عادةً باسم SOx، من غازات العادم باستخدام كاشف قلوي، مثل ملاط ​​الحجر الجيري الرطب.

عندما يتم استخدام الوقود الأحفوري في عمليات الاحتراق لتشغيل الغلايات أو الأفران أو غيرها من المعدات، فمن المحتمل أن يطلق ثاني أكسيد الكبريت أو ثالث أكسيد الكبريت كجزء من غاز العادم. تتفاعل أكاسيد الكبريت هذه بسهولة مع العناصر الأخرى لتكوين مركب ضار مثل حمض الكبريتيك ولها القدرة على التأثير سلبًا على صحة الإنسان والبيئة. ونظرًا لهذه التأثيرات المحتملة، يعد التحكم في هذا المركب في غازات المداخن جزءًا أساسيًا من محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم والتطبيقات الصناعية الأخرى.

نظرًا لمخاوف التآكل والانسداد والتراكم، فإن أحد الأنظمة الأكثر موثوقية للتحكم في هذه الانبعاثات هو عملية إزالة الكبريت من غاز المداخن الرطب (FGD) في البرج المفتوح باستخدام الحجر الجيري أو الجير المطفأ أو مياه البحر أو أي محلول قلوي آخر. فوهات الرش قادرة على توزيع هذه الملاط بشكل فعال وموثوق في أبراج الامتصاص. من خلال إنشاء أنماط موحدة من القطرات ذات الحجم المناسب، تكون هذه الفوهات قادرة على إنشاء مساحة السطح اللازمة للامتصاص المناسب بشكل فعال مع تقليل انحباس محلول الغسل إلى غاز المداخن.

اختيار فوهة امتصاص FGD:
العوامل الهامة التي يجب مراعاتها:

تنقية كثافة الوسائط واللزوجة
حجم القطرة المطلوبة
يعد حجم القطرة الصحيح ضروريًا لضمان معدلات الامتصاص المناسبة
مادة الفوهة
نظرًا لأن غاز المداخن غالبًا ما يكون مسببًا للتآكل ويكون سائل التنظيف عبارة عن ملاط ​​يحتوي على نسبة عالية من المواد الصلبة وخصائص كاشطة، فمن المهم اختيار المادة المناسبة المقاومة للتآكل والتآكل
مقاومة انسداد الفوهة
نظرًا لأن سائل الغسل غالبًا ما يكون ملاطًا يحتوي على نسبة عالية من المواد الصلبة، فمن المهم اختيار الفوهة فيما يتعلق بمقاومة الانسداد
نمط رش الفوهة وموضعها
من أجل ضمان الامتصاص المناسب، من المهم التغطية الكاملة لتيار الغاز بدون تجاوز ووقت إقامة كافٍ
حجم ونوع اتصال الفوهة
معدلات تدفق سائل التنظيف المطلوبة
انخفاض الضغط المتاح (∆P) عبر الفوهة
∆P = ضغط الإمداد عند مدخل الفوهة – ضغط المعالجة خارج الفوهة
يمكن لمهندسينا ذوي الخبرة المساعدة في تحديد الفوهة التي ستعمل كما هو مطلوب مع تفاصيل التصميم الخاصة بك
الاستخدامات والصناعات الشائعة لفوهة امتصاص FGD:
محطات توليد الطاقة بالفحم والوقود الأحفوري الآخر
مصافي البترول
محارق النفايات البلدية
أفران الأسمنت
مصاهر المعادن

ورقة بيانات مادة SiC

عيوب الجير/الحجر الجيري

كما هو مبين في الشكل 1، تشتمل أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن التي تستخدم الأكسدة القسرية للجير/الحجر الجيري (LSFO) على ثلاثة أنظمة فرعية رئيسية:

• تحضير الكاشف ومناولته وتخزينه
• وعاء الامتصاص
• التعامل مع النفايات والمنتجات الثانوية

يتكون إعداد الكاشف من نقل الحجر الجيري المسحوق (CaCO3) من صومعة التخزين إلى خزان التغذية المقلب. يتم بعد ذلك ضخ ملاط ​​الحجر الجيري الناتج إلى وعاء الامتصاص مع غاز مداخن الغلاية والهواء المؤكسد. تقوم فوهات الرش بتوصيل قطرات دقيقة من الكاشف الذي يتدفق بعد ذلك بتيار معاكس لغاز المداخن الوارد. يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت الموجود في غاز المداخن مع الكاشف الغني بالكالسيوم لتكوين كبريتيت الكالسيوم (CaSO3) وثاني أكسيد الكربون. الهواء الذي يتم إدخاله في جهاز الامتصاص يعزز أكسدة CaSO3 إلى CaSO4 (شكل ثنائي الهيدرات).

تفاعلات LSFO الأساسية هي:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

يتجمع الملاط المؤكسد في الجزء السفلي من جهاز الامتصاص ويتم إعادة تدويره لاحقًا مع كاشف جديد إلى رؤوس فوهة الرش. يتم سحب جزء من تيار إعادة التدوير إلى نظام معالجة النفايات/المنتجات الثانوية، والذي يتكون عادةً من السيكلونات المائية، ومرشحات الأسطوانة أو الحزام، وخزان حفظ مياه الصرف الصحي/السائل. تتم إعادة تدوير المياه العادمة من خزان الاحتفاظ مرة أخرى إلى خزان تغذية كاشف الحجر الجيري أو إلى السيكلون المائي حيث تتم إزالة الفائض كنفايات سائلة.

رسم تخطيطي لعملية الفرك الرطب بالأكسيداتين القسري النموذجي للجير/الحجر الجيري

يمكن لأنظمة LSFO الرطبة عادةً تحقيق كفاءة إزالة ثاني أكسيد الكبريت بنسبة 95-97 بالمائة. ومع ذلك، فإن الوصول إلى مستويات أعلى من 97.5 في المائة لتلبية متطلبات التحكم في الانبعاثات أمر صعب، خاصة بالنسبة للمحطات التي تستخدم الفحم عالي الكبريت. يمكن إضافة محفزات المغنيسيوم أو يمكن تكليس الحجر الجيري إلى جير عالي التفاعل (CaO)، ولكن مثل هذه التعديلات تنطوي على معدات إضافية للمصنع وتكاليف العمالة والطاقة المرتبطة بها. على سبيل المثال، يتطلب التكليس إلى الجير تركيب فرن منفصل للجير. بالإضافة إلى ذلك، يتم ترسيب الجير بسهولة مما يزيد من احتمالية تكوين رواسب حجمية في جهاز الغسيل.

يمكن تقليل تكلفة التكليس بفرن الجير عن طريق حقن الحجر الجيري مباشرة في فرن الغلاية. في هذا الأسلوب، يتم نقل الجير المتولد في الغلاية مع غاز المداخن إلى جهاز الغسيل. تشمل المشاكل المحتملة تلوث الغلاية، والتداخل مع نقل الحرارة، وتعطيل الجير بسبب الاحتراق الزائد في الغلاية. علاوة على ذلك، فإن الجير يقلل من درجة حرارة تدفق الرماد المنصهر في المراجل التي تعمل بالفحم، مما يؤدي إلى رواسب صلبة لم تكن لتتكون لولا ذلك.

عادةً ما يتم توجيه النفايات السائلة الناتجة عن عملية LSFO إلى أحواض التثبيت جنبًا إلى جنب مع النفايات السائلة من أماكن أخرى في محطة الطاقة. يمكن أن يتم تشبع التدفقات السائلة السائلة من عملية إزالة الكبريت من الكبريت بمركبات الكبريتيت والكبريتات، وعادةً ما تحد الاعتبارات البيئية من إطلاقها في الأنهار أو الجداول أو المجاري المائية الأخرى. كما أن إعادة تدوير مياه الصرف الصحي/السوائل مرة أخرى إلى جهاز الغسيل يمكن أن يؤدي إلى تراكم أملاح الصوديوم أو البوتاسيوم أو الكالسيوم أو المغنيسيوم أو الكلوريد الذائبة. يمكن أن تتبلور هذه الأنواع في النهاية ما لم يتم توفير نزيف كافٍ للحفاظ على تركيزات الملح المذاب أقل من التشبع. وهناك مشكلة إضافية تتمثل في بطء معدل ترسيب النفايات الصلبة، مما يؤدي إلى الحاجة إلى أحواض تثبيت كبيرة الحجم. في الظروف النموذجية، يمكن أن تحتوي الطبقة المستقرة في بركة التثبيت على 50 بالمائة أو أكثر من الطور السائل حتى بعد عدة أشهر من التخزين.

يمكن أن تحتوي كبريتات الكالسيوم المستردة من ملاط ​​إعادة تدوير الامتصاص على نسبة عالية من الحجر الجيري غير المتفاعل ورماد كبريتيت الكالسيوم. يمكن أن تمنع هذه الملوثات بيع كبريتات الكالسيوم كجبس صناعي لاستخدامه في إنتاج ألواح الجدران والجص والأسمنت. الحجر الجيري غير المتفاعل هو الشوائب السائدة الموجودة في الجبس الاصطناعي وهو أيضًا شوائب شائعة في الجبس الطبيعي (المستخرج). في حين أن الحجر الجيري نفسه لا يتداخل مع خصائص المنتجات النهائية لألواح الجدران، إلا أن خصائصه الكاشطة تسبب مشكلات تآكل لمعدات المعالجة. كبريتيت الكالسيوم هو شوائب غير مرغوب فيها في أي جبس حيث أن حجم جزيئاته الدقيقة يسبب مشاكل في التقشر ومشاكل معالجة أخرى مثل غسل الكيك ونزح الماء.

إذا كانت المواد الصلبة الناتجة في عملية LSFO غير قابلة للتسويق تجاريًا مثل الجبس الاصطناعي، فإن هذا يشكل مشكلة كبيرة في التخلص من النفايات. بالنسبة لمرجل بقدرة 1000 ميجاوات يعمل بفحم كبريت بنسبة 1%، تبلغ كمية الجبس حوالي 550 طن (قصير)/يوم. وفي نفس المصنع الذي يعمل بحرق الفحم الكبريتي بنسبة 2%، يرتفع إنتاج الجبس إلى حوالي 1100 طن/يوم. وبإضافة حوالي 1000 طن/يوم لإنتاج الرماد المتطاير، فإن هذا يرفع إجمالي حمولة النفايات الصلبة إلى حوالي 1550 طن/يوم لحالة الفحم الكبريتي 1% و2100 طن/يوم لحالة الكبريت 2%.

مميزات شركة إيدس

بديل تكنولوجي مثبت لفرك LSFO يستبدل الحجر الجيري بالأمونيا ككاشف لإزالة ثاني أكسيد الكبريت. يتم استبدال مكونات طحن الكاشف الصلب وتخزينه ومناولته ونقله في نظام LSFO بخزانات تخزين بسيطة للأمونيا المائية أو اللامائية. يوضح الشكل 2 مخطط التدفق لنظام EADS المقدم من شركة JET Inc.

تدخل الأمونيا وغاز المداخن والهواء المؤكسد والمياه المعالجة إلى جهاز امتصاص يحتوي على مستويات متعددة من فوهات الرش. تولد الفوهات قطرات دقيقة من الكاشف المحتوي على الأمونيا لضمان الاتصال الحميم للكاشف مع غاز المداخن الوارد وفقًا للتفاعلات التالية:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت الموجود في تيار غاز المداخن مع الأمونيا في النصف العلوي من الوعاء لإنتاج كبريتيت الأمونيوم. يعمل الجزء السفلي من وعاء الامتصاص كخزان أكسدة حيث يقوم الهواء بأكسدة كبريتات الأمونيوم إلى كبريتات الأمونيوم. يتم ضخ محلول كبريتات الأمونيوم الناتج مرة أخرى إلى رؤوس فوهة الرش على مستويات متعددة في جهاز الامتصاص. قبل خروج غاز المداخن المنقى من الجزء العلوي من جهاز الامتصاص، فإنه يمر عبر مزيل الضباب الذي يجمع أي قطرات سائلة محصورة ويلتقط الجسيمات الدقيقة.

يحقق تفاعل الأمونيا مع ثاني أكسيد الكبريت وأكسدة الكبريتيت إلى كبريتات معدل استخدام عالي للكاشف. يتم إنتاج أربعة أرطال من كبريتات الأمونيوم مقابل كل رطل من الأمونيا المستهلكة.

كما هو الحال مع عملية LSFO، يمكن سحب جزء من تيار إعادة تدوير الكاشف/المنتج لإنتاج منتج ثانوي تجاري. في نظام EADS، يتم ضخ محلول منتج الإقلاع إلى نظام استعادة المواد الصلبة الذي يتكون من سيكلون مائي وجهاز طرد مركزي لتركيز منتج كبريتات الأمونيوم قبل التجفيف والتعبئة. يتم توجيه جميع السوائل (فائض السيكلون المائي ومركز الطرد المركزي) مرة أخرى إلى خزان الملاط ثم يتم إعادة إدخالها في تيار إعادة تدوير كبريتات الأمونيوم الممتص.

• توفر أنظمة EADS كفاءة أعلى في إزالة ثاني أكسيد الكبريت (> 99%)، مما يمنح محطات الطاقة التي تعمل بالفحم مرونة أكبر لمزج الفحم الأرخص والأعلى كبريتًا.
• في حين أن أنظمة LSFO تنتج 0.7 طن من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من ثاني أكسيد الكربون تتم إزالته، فإن عملية EADS لا تنتج ثاني أكسيد الكربون.
• ونظرًا لأن الجير والحجر الجيري أقل تفاعلًا مقارنة بالأمونيا لإزالة ثاني أكسيد الكبريت، فإن استهلاك المياه المعالجة وطاقة الضخ أعلى مطلوب لتحقيق معدلات دوران عالية. يؤدي هذا إلى ارتفاع تكاليف التشغيل لأنظمة LSFO.
• التكاليف الرأسمالية لأنظمة EADS مماثلة لتلك الخاصة ببناء نظام LSFO. كما هو مذكور أعلاه، في حين أن نظام EADS يتطلب معدات معالجة وتغليف المنتجات الثانوية لكبريتات الأمونيوم، فإن مرافق إعداد الكاشف المرتبطة بـ LSFO ليست مطلوبة للطحن والمناولة والنقل.

الميزة الأكثر تميزًا لـ EADS هي التخلص من النفايات السائلة والصلبة. إن تقنية EADS هي عملية خالية من تفريغ السوائل، مما يعني عدم الحاجة إلى معالجة مياه الصرف الصحي. إن المنتج الثانوي لكبريتات الأمونيوم الصلب قابل للتسويق بسهولة؛ تعد كبريتات الأمونيا أكثر مكونات الأسمدة والأسمدة استخدامًا في العالم، ومن المتوقع نمو السوق العالمية حتى عام 2030. بالإضافة إلى ذلك، في حين أن تصنيع كبريتات الأمونيوم يتطلب جهاز طرد مركزي ومجففًا وناقلًا ومعدات تعبئة وتغليف، فإن هذه العناصر غير مملوكة وتجارية متاح. اعتمادًا على الظروف الاقتصادية وظروف السوق، يمكن لأسمدة كبريتات الأمونيوم أن تعوض تكاليف إزالة الكبريت من غاز المداخن المعتمد على الأمونيا وربما توفر ربحًا كبيرًا.

كفاءة عملية إزالة الكبريت من الأمونيا التخطيطي

Shandong Zhongpeng Special Ceramics Co., Ltd هي واحدة من أكبر حلول المواد الجديدة لسيراميك كربيد السيليكون في الصين. السيراميك التقني SiC: صلابة Moh هي 9 (صلابة Moh الجديدة هي 13)، مع مقاومة ممتازة للتآكل والتآكل، ومقاومة ممتازة للتآكل ومضادة للأكسدة. عمر الخدمة لمنتج SiC أطول بـ 4 إلى 5 مرات من مادة الألومينا بنسبة 92%. إن MOR لـ RBSiC هو 5 إلى 7 أضعاف SNBSC، ويمكن استخدامه لأشكال أكثر تعقيدًا. عملية عرض الأسعار سريعة، والتسليم كما وعدت والجودة لا مثيل لها. نحن مستمرون دائمًا في تحدي أهدافنا وإعادة قلوبنا إلى المجتمع.