فوهة FGD من كربيد السيليكون لإزالة الكبريت في محطة الطاقة

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

عند استخدام الوقود الأحفوري في عمليات الاحتراق لتشغيل الغلايات والأفران أو غيرها من المعدات، فإنه يُحتمل أن يُطلق ثاني أكسيد الكبريت أو ثالث أكسيد الكبريت كجزء من غاز العادم. تتفاعل أكاسيد الكبريت هذه بسهولة مع عناصر أخرى لتكوين مركبات ضارة مثل حمض الكبريتيك، ولها القدرة على التأثير سلبًا على صحة الإنسان والبيئة. ونظرًا لهذه التأثيرات المحتملة، يُعد التحكم في هذا المركب في غازات المداخن جزءًا أساسيًا من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم وغيرها من التطبيقات الصناعية.

نظرًا لمخاوف التآكل والانسداد والتراكم، يُعدّ نظام إزالة الكبريت الرطب من غازات المداخن (FGD) في الأبراج المفتوحة أحد أكثر الأنظمة موثوقيةً للتحكم في هذه الانبعاثات، وذلك باستخدام الحجر الجيري أو الجير المائي أو مياه البحر أو أي محلول قلوي آخر. وتستطيع فوهات الرش توزيع هذه المواد العالقة بفعالية وموثوقية في أبراج الامتصاص. ومن خلال تكوين أنماط موحدة من القطرات ذات الأحجام المناسبة، تُمكّن هذه الفوهات من خلق مساحة السطح اللازمة للامتصاص الأمثل مع تقليل دخول محلول التنظيف إلى غازات المداخن.

اختيار فوهة امتصاص FGD:
عوامل هامة يجب مراعاتها:

كثافة ولزوجة وسائط التنظيف
حجم القطرة المطلوب
يعد حجم القطرات الصحيح أمرًا ضروريًا لضمان معدلات الامتصاص المناسبة
مادة الفوهة
نظرًا لأن غاز المداخن غالبًا ما يكون تآكليًا وسائل التنظيف غالبًا ما يكون عبارة عن مادة طينية ذات محتوى عالٍ من المواد الصلبة وخصائص كاشطة، فإن اختيار المادة المناسبة المقاومة للتآكل والتآكل أمر مهم
مقاومة انسداد الفوهة
نظرًا لأن سائل التنظيف غالبًا ما يكون عبارة عن طين يحتوي على نسبة عالية من المواد الصلبة، فإن اختيار الفوهة فيما يتعلق بمقاومة الانسداد أمر مهم
نمط رش الفوهة وموضعها
من أجل ضمان الامتصاص المناسب، من المهم توفير تغطية كاملة لتيار الغاز دون تجاوز ووقت إقامة كافٍ.
حجم ونوع وصلة الفوهة
معدلات تدفق سائل التنظيف المطلوبة
انخفاض الضغط المتاح (∆P) عبر الفوهة
∆P = ضغط التزويد عند مدخل الفوهة – ضغط العملية خارج الفوهة
يمكن لمهندسينا ذوي الخبرة مساعدتك في تحديد الفوهة التي ستعمل كما هو مطلوب مع تفاصيل التصميم الخاصة بك
استخدامات فوهة امتصاص FGD الشائعة والصناعات:
محطات الطاقة التي تعمل بالفحم والوقود الأحفوري الأخرى
مصافي البترول
محارق النفايات البلدية
أفران الأسمنت
مصاهر المعادن

ورقة بيانات مادة SiC

عيوب الجير/الحجر الجيري

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

• تحضير الكواشف ومعالجتها وتخزينها
• وعاء الامتصاص
• معالجة النفايات والمنتجات الثانوية

تتكون عملية تحضير الكاشف من نقل الحجر الجيري المسحوق (CaCO3) من صومعة تخزين إلى خزان تغذية مُحرَّك. يُضخ خليط الحجر الجيري الناتج إلى وعاء الامتصاص مع غاز دخان الغلاية والهواء المؤكسد. تُطلق فوهات الرش قطرات دقيقة من الكاشف، والتي تتدفق عكس اتجاه غاز الاحتراق الداخل. يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت في غاز الاحتراق مع الكاشف الغني بالكالسيوم لتكوين كبريتيت الكالسيوم (CaSO3) وثاني أكسيد الكربون. يُعزز الهواء المُدخل إلى الممتص أكسدة كبريتيت الكالسيوم (CaSO3) إلى كبريتيد الكالسيوم (CaSO4) (شكل ثنائي الهيدرات).

التفاعلات الأساسية لـLSFO هي:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 · 2H2O

يتجمع الملاط المؤكسد في قاع جهاز الامتصاص، ثم يُعاد تدويره مع الكاشف الجديد إلى رؤوس فوهات الرش. يُسحب جزء من تيار إعادة التدوير إلى نظام معالجة النفايات/المنتجات الثانوية، والذي يتكون عادةً من عوازل مائية، ومرشحات أسطوانية أو حزامية، وخزان تجميع مياه الصرف/المحلول المهتز. يُعاد تدوير مياه الصرف من خزان التجميع إلى خزان تغذية الكاشف الجيري أو إلى عوازل مائية حيث يُزال الفائض كنفايات سائلة.

مخطط نموذجي لعملية الغسل الرطب بالأكسدة القسرية للجير/الحجر الجيري

عادةً ما تحقق أنظمة LSFO الرطبة كفاءة إزالة ثاني أكسيد الكبريت تتراوح بين 95% و97%. إلا أن الوصول إلى مستويات أعلى من 97.5% لتلبية متطلبات التحكم في الانبعاثات أمر صعب، خاصةً في المحطات التي تستخدم الفحم عالي الكبريت. يمكن إضافة محفزات المغنيسيوم أو تكليس الحجر الجيري للحصول على جير عالي التفاعلية (CaO)، إلا أن هذه التعديلات تتطلب معدات إضافية للمحطة وتكاليف العمالة والطاقة المصاحبة. على سبيل المثال، يتطلب تكليس الجير تركيب فرن جير منفصل. كما أن الجير يترسب بسهولة، مما يزيد من احتمالية تكوين رواسب قشور في جهاز غسل الغاز.

يمكن خفض تكلفة التكليس باستخدام فرن الجير عن طريق حقن الحجر الجيري مباشرةً في فرن الغلاية. في هذه الطريقة، يُنقل الجير المُتولد في الغلاية مع غازات الاحتراق إلى جهاز غسل الغازات. تشمل المشاكل المحتملة تراكم الأوساخ في الغلاية، وتداخل نقل الحرارة، وتعطيل الجير بسبب الاحتراق الزائد. علاوة على ذلك، يُقلل الجير من درجة حرارة تدفق الرماد المنصهر في الغلايات التي تعمل بالفحم، مما يُؤدي إلى رواسب صلبة لا تتشكل لولا ذلك.

عادةً ما تُوجَّه النفايات السائلة الناتجة عن عملية LSFO إلى برك التثبيت، إلى جانب النفايات السائلة من أماكن أخرى في محطة الطاقة. قد يكون السائل الناتج عن عملية إزالة الكبريت من غاز المداخن الرطبة مُشبَّعًا بمركبات الكبريتيت والكبريتات، وعادةً ما تُحدِّ الاعتبارات البيئية من إطلاقه إلى الأنهار أو الجداول أو المجاري المائية الأخرى. كما أن إعادة تدوير مياه الصرف/المحاليل إلى جهاز الغسيل قد يؤدي إلى تراكم أملاح الصوديوم أو البوتاسيوم أو الكالسيوم أو المغنيسيوم أو الكلوريد المذابة. قد تتبلور هذه الأنواع في النهاية ما لم يتم توفير نزف كافٍ للحفاظ على تركيزات الأملاح المذابة أقل من التشبع. ومن المشاكل الإضافية بطء معدل ترسيب المواد الصلبة الناتجة، مما يؤدي إلى الحاجة إلى برك تثبيت كبيرة الحجم وعالية الحجم. في الظروف العادية، يمكن أن تحتوي الطبقة المستقرة في بركة التثبيت على 50% أو أكثر من الطور السائل حتى بعد عدة أشهر من التخزين.

قد تحتوي كبريتات الكالسيوم المُستعادة من ملاط ​​إعادة تدوير جهاز الامتصاص على نسبة عالية من الحجر الجيري غير المتفاعل ورماد كبريتيت الكالسيوم. تمنع هذه الملوثات بيع كبريتات الكالسيوم كجبس صناعي يُستخدم في إنتاج ألواح الجدران والجص والأسمنت. يُعد الحجر الجيري غير المتفاعل الشوائب السائدة في الجبس الصناعي، وهو أيضًا شوائب شائعة في الجبس الطبيعي (المُستخرج من المناجم). في حين أن الحجر الجيري بحد ذاته لا يؤثر على خصائص المنتجات النهائية لألواح الجدران، إلا أن خصائصه الكاشطة تُسبب مشاكل تآكل لمعدات المعالجة. يُعد كبريتيت الكالسيوم شوائب غير مرغوب فيها في أي جبس، حيث يُسبب حجم جسيماته الدقيقة مشاكل في التقشر ومشاكل معالجة أخرى مثل غسل الكيس وتجفيف الماء.

إذا لم تكن المواد الصلبة الناتجة عن عملية LSFO قابلة للتسويق تجاريًا كجبس صناعي، فإن ذلك يُشكل مشكلة كبيرة في التخلص من النفايات. بالنسبة لغلاية بقدرة 1000 ميغاواط تعمل بفحم الكبريت بنسبة 1%، تبلغ كمية الجبس حوالي 550 طنًا (قصيرًا) يوميًا. أما بالنسبة لنفس المحطة التي تعمل بفحم الكبريت بنسبة 2%، فيزداد إنتاج الجبس إلى حوالي 1100 طن يوميًا. وبإضافة حوالي 1000 طن يوميًا لإنتاج الرماد المتطاير، يصل إجمالي كمية النفايات الصلبة إلى حوالي 1550 طنًا يوميًا في حالة فحم الكبريت بنسبة 1% و2100 طن يوميًا في حالة فحم الكبريت بنسبة 2%.

مزايا EADS

بديل تقني مُجرّب لتنقية LSFO يستبدل الحجر الجيري بالأمونيا كعامل لإزالة ثاني أكسيد الكبريت. تُستبدل مكونات طحن وتخزين ومعالجة ونقل الكواشف الصلبة في نظام LSFO بخزانات تخزين بسيطة للأمونيا المائية أو اللامائية. يوضح الشكل 2 مخطط تدفق نظام EADS المُقدّم من شركة JET Inc.

يدخل الأمونيا وغازات الاحتراق والهواء المؤكسد ومياه المعالجة إلى جهاز امتصاص يحتوي على عدة مستويات من فوهات الرش. تُنتج هذه الفوهات قطرات دقيقة من الكاشف المحتوي على الأمونيا لضمان ملامسة الكاشف لغازات الاحتراق الداخلة، وذلك وفقًا للتفاعلات التالية:

(1) SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(2) (NH4)2SO3 + ½O2 → (NH4)2SO4

يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت في تيار غاز المداخن مع الأمونيا في النصف العلوي من الوعاء لإنتاج كبريتيت الأمونيوم. يعمل الجزء السفلي من وعاء الامتصاص كخزان أكسدة، حيث يؤكسد الهواء كبريتيت الأمونيوم إلى كبريتات الأمونيوم. يُضخ محلول كبريتات الأمونيوم الناتج إلى رؤوس فوهات الرش على مستويات متعددة في الممتص. قبل خروج غاز المداخن المُنظف من أعلى الممتص، يمر عبر مزيل الضباب الذي يدمج أي قطرات سائلة عالقة ويلتقط الجسيمات الدقيقة.

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

كما هو الحال في عملية LSFO، يُمكن سحب جزء من تيار إعادة تدوير الكاشف/المنتج لإنتاج منتج ثانوي تجاري. في نظام EADS، يُضخ محلول ناتج الإقلاع إلى نظام استعادة المواد الصلبة المُكوّن من هيدروسيكلون وجهاز طرد مركزي لتركيز مُنتج كبريتات الأمونيوم قبل التجفيف والتعبئة. تُوجَّه جميع السوائل (فائض هيدروسيكلون وجهاز الطرد المركزي المُركَّز) إلى خزان الملاط، ثم تُعاد إلى تيار إعادة تدوير كبريتات الأمونيوم المُمتص.

• توفر أنظمة EADS كفاءة أعلى في إزالة ثاني أكسيد الكبريت (>99٪)، مما يمنح محطات الطاقة التي تعمل بالفحم المزيد من المرونة لخلط الفحم الأرخص والأعلى نسبة من الكبريت.
• في حين أن أنظمة LSFO تنتج 0.7 طن من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من ثاني أكسيد الكبريت الذي تتم إزالته، فإن عملية EADS لا تنتج أي ثاني أكسيد الكربون.
• لأن الجير والحجر الجيري أقل تفاعليةً مقارنةً بالأمونيا لإزالة ثاني أكسيد الكبريت، يتطلب الأمر استهلاكًا أعلى لمياه المعالجة وطاقة ضخ أعلى لتحقيق معدلات دوران عالية. وهذا يؤدي إلى ارتفاع تكاليف تشغيل أنظمة LSFO.
• تكاليف رأس المال لأنظمة EADS مماثلة لتكاليف بناء نظام LSFO. وكما ذُكر سابقًا، بينما يتطلب نظام EADS معدات لمعالجة وتعبئة نواتج كبريتات الأمونيوم الثانوية، فإن مرافق تحضير الكواشف المرتبطة بـ LSFO ليست ضرورية للطحن والمناولة والنقل.

الميزة الأبرز لشركة EADS هي التخلص من النفايات السائلة والصلبة. تتميز تقنية EADS بعدم وجود أي تصريف للسائل، ما يعني عدم الحاجة إلى معالجة مياه الصرف. المنتج الثانوي لكبريتات الأمونيوم الصلبة سهل التسويق؛ حيث تُعد كبريتات الأمونيوم أكثر الأسمدة استخدامًا في العالم، ومن المتوقع أن يشهد السوق العالمي نموًا حتى عام 2030. بالإضافة إلى ذلك، بينما يتطلب تصنيع كبريتات الأمونيوم أجهزة طرد مركزي، ومجففًا، وناقلًا، ومعدات تعبئة، فإن هذه المنتجات غير مسجلة الملكية ومتوفرة تجاريًا. واستنادًا إلى الظروف الاقتصادية والسوقية، يمكن لسماد كبريتات الأمونيوم أن يُعوّض تكاليف إزالة الكبريت من غازات المداخن باستخدام الأمونيا، وقد يُحقق ربحًا كبيرًا.

مخطط عملية إزالة الكبريت من الأمونيا بكفاءة

شركة شاندونغ تشونغ بينغ سبيشيال سيراميكس المحدودة هي واحدة من أكبر حلول مواد سيراميك كربيد السيليكون الجديدة في الصين. سيراميك SiC التقني: صلابة موس 9 (صلادة موس الجديدة 13)، يتميز بمقاومة ممتازة للتآكل والتآكل، ومقاومة ممتازة للتآكل، ومضاد للأكسدة. عمر خدمة منتجات SiC أطول بـ 4 إلى 5 مرات من مادة الألومينا 92%. معدل MOR لـ RBSiC أعلى بـ 5 إلى 7 مرات من SNBSC، ويمكن استخدامه لأشكال أكثر تعقيدًا. عملية طلب الأسعار سريعة، والتسليم كما هو مُعلن، والجودة لا مثيل لها. نحن دائمًا نسعى جاهدين لتحقيق أهدافنا ونبذل قصارى جهدنا لخدمة المجتمع.