إزالة الكبريت من الغاز المدخن FGD

أنواع عمليات إزالة الكبريت من الغازات الدخانية (FGD)

إزالة الكبريت من الغازات الدخانية (FGD) هي عملية لإزالة ثاني أكسيد الكبريت من الغازات الدخانية أو غازات العادم الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري (عادة الفحم) في محطات الطاقة الكهربائية والعديد من العمليات الصناعية الأخرى. هناك العديد من الطرق لإزالة ثاني أكسيد الكبريت ، ويمكن تصنيفها بشكل عام إلى مجموعتين: العمليات الرطبة والعمليات الجافة. تتضمن العمليات الرطبة عمومًا نوعًا من التفاعل الكيميائي مع منتج كربونات الكالسيوم أو الكالسيوم القائم على الجير مما يؤدي إلى تكوين الجبس كمنتج ثانوي. إن الغسيل الرطب باستخدام الجير / الحجر الجيري هو الطريقة الأكثر استخدامًا لإزالة الكبريت من بين محطات الطاقة الموجودة ؛ وبالتالي ، فهي موصوفة بمزيد من التفصيل هنا.

• أنظمة FGD الرطبة

  تزيل أنظمة FGD الرطبة ثاني أكسيد الكبريت (SO2) من غاز الدخان عن طريق الاتصال بالغاز مع تعليق من الجير أو الحجر الجيري في الماء ، المعروف باسم اللب. ثم يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت الموجود في غاز الدخان مع مركبات الكالسيوم في اللب لتكوين كبريتيت الكالسيوم. ثم يتم أكسدة كبريتيت الكالسيوم إلى كبريتات الكالسيوم أو الجبس (CaSO4) ، وهو أكثر منتجات ثانوية شائعة لأنظمة FGD الرطبة. يمكن بيع كبريتات الكالسيوم ككبريتات الكالسيوم أو الجبس ، والتي يمكن استخدامها كإسمنت.

  إن عملية الاستخلاص هي عملية مهمة في أنظمة WFGD ، حيث تسهل التقاط ثاني أكسيد الكبريت من غاز الدخان بواسطة لب الحجر الجيري من خلال تفاعل كيميائي. يتفاعل كربونات الكالسيوم (CaCO3) في الحجر الجيري مع ثاني أكسيد الكبريت والماء (H2O) لتكوين كبريتات الكالسيوم (CaSO4) ، المعروفة باسم الجبس ، وكبريتيت الكالسيوم (CaSO3). يمكن إزالة كبريتات الكالسيوم وبيعها كمنتج ثانوي ، ويمكن معالجة كبريتيت الكالسيوم بالهواء (أكسدته) لتكوين كبريتات الكالسيوم (الجبس) ، والتي يمكن بعد ذلك بيعها.

  يمكن استخدام كبريتات الكالسيوم في مجالات متنوعة مثل: صناعة البناء (الإسمنت) ، وصناعة الزراعة (ختم التربة) ، وصناعة علف الحيوانات (علف كبريتات الكالسيوم) ، وصناعة الأغذية (مضافات) وهي تستخدم على نطاق واسع. هذا لا يزيل التلوث البيئي فحسب ، بل يضيف أيضًا قيمة اقتصادية.

• أنظمة FGD الجافة

  تشبه أنظمة FGD الجافة في التشغيل أنظمة WFGD ولكنها تختلف في استخدامها الجير الجاف أو الجير / الحجر الجيري الجاف لالتقاط ثاني أكسيد الكبريت من غاز الدخان. تتشابه التفاعلات الكيميائية التي تحدث في أنظمة FGD الجافة أيضًا مع تلك الموجودة في Wet FGD وتؤدي إلى كبريتيت الكالسيوم بالإضافة إلى كبريتات الكالسيوم. كبريتات الكالسيوم عبارة عن منتج جبس يمكن استخدامه في نفس المجالات مثل Wet FGD. لذلك ، حتى إذا تم استخدام أنظمة FGD الجافة ، لا يزال يمكن استخدام كبريتات الكالسيوم كمنتج ثانوي ، والذي له قيمة اقتصادية ويقلل من التلوث البيئي.

مواصفات وصيانة إزالة الكبريت من الغازات الدخانية (FGD)

تعتمد مواصفات نظام إزالة الكبريت من الغازات الدخانية (FGD) على العملية الكيميائية التي يستخدمها. فيما يلي المواصفات العامة لأنظمة FGD النموذجية.

• بعد امتصاص FGD

  يعتمد البعد بشكل عام على معدل تدفق غاز الدخان ونسبة معالجة الغاز. لذلك ، يختلف البعد حسب محطة الطاقة ، وطبيعة الوقود ، والتكنولوجيا المستخدمة.

• حجم المفاعل

  يتغير أيضًا بناءً على حجم غاز الدخان وكفاءة إزالة الكبريت المطلوبة. على سبيل المثال ، بناءً على دراسة ، قد يكون حجم مفاعل FGD في محطة طاقة نموذجية في نطاق 10000 إلى 50000 متر مكعب.

• سرعة الغاز في الممتص

  يشير هذا إلى سرعة الغاز المتحرك عبر الممتص. تتراوح سرعة الغاز عادةً من 0.3 إلى 1.0 م / ث اعتمادًا على طريقة إزالة الكبريت ونوع الممتص.

• تركيز اللب

  يشير إلى نسبة المعادن (عادةً القائمة على الكالسيوم) أو الماء المستخدمة في عملية إزالة الكبريت. على سبيل المثال ، في أنظمة FGD بالحجر الجيري ، يتراوح تركيز اللب عادةً من 5٪ إلى 20٪ (حسب الوزن).

• وقت التفاعل

  هذا هو الوقت الذي يستغرقه حدوث التفاعل الكيميائي لإزالة الكبريت في الممتص. عادةً ما تتراوح من 30 دقيقة إلى ساعتين ، اعتمادًا على التكنولوجيا المستخدمة.

• تدفق ماء FGD في نظام FGD الرطب

  في أنظمة FGD الرطبة ، قد يتراوح معدل تدفق الماء / اللب من 500 إلى 2000 م 3 / ساعة اعتمادًا على عوامل مثل معدل تدفق الغاز ، وحجم نظام FGD ، وتركيز الماء / اللب.

• ضغط FGD الهوائي

  يشير إلى نظام ضخ الضغط المستخدم في FGD. نطاق الضغط النموذجي لأنظمة FGD الهوائية حوالي 0.5 إلى 2.0 بار.

• كفاءة المعدات الإجمالية

  تتراوح كفاءة نظام FGD الإجمالية في إزالة SO2 بشكل عام من 90٪ إلى أكثر من 99٪ ، وفقًا للمعايير البيئية.

إن الحفاظ على نظام FGD مهم للغاية لضمان طول عمر نظام FGD ، والأداء المتسق ، والقضاء على وقت التوقف عن العمل. فيما يلي بعض نصائح الصيانة الموصى بها لأنظمة FGD:

• الفحوصات الدورية

  عادةً ، يجب فحص مكونات النظام مرة واحدة على الأقل شهريًا. يجب على المشغلين البحث عن علامات التآكل أو التلف أو الانسداد لتحديد المشكلات المحتملة في وقت مبكر. يجب عليهم أيضًا معايرة أجهزة استشعار نظام المراقبة بشكل دوري. التكرار النموذجي لذلك هو مرة واحدة كل ثلاثة أشهر. يضمن ذلك قياسات دقيقة لتركيز SO2 وبيانات موثوقة.

• مراقبة جودة الماء / اللب

  في أنظمة FGD الرطبة ، تلعب جودة الماء أو اللب دورًا حيويًا في الحفاظ على فعالية نظام FGD ، لذلك يجب مراقبة المعلمات مثل الرقم الهيدروجيني ، والقلوية ، وتركيز الكالسيوم بشكل مستمر. لمنع تراكم الملوثات ، يجب على المشغلين تنفيذ نظام معالجة منتظم للماء / اللب.

• الصيانة التنبؤية للمكونات الرئيسية

  يجب على المستخدمين وضع جداول صيانة تنبؤية للمكونات الرئيسية لنظام FGD مثل المضخات والمراوح والمصنفات بناءً على ساعات التشغيل. يجب عليهم أيضًا تثبيت أجهزة استشعار الاهتزاز ودرجة الحرارة لتمكين الكشف المبكر عن الأعطال. أ

• تزييت الأجزاء المتحركة

  افعل ذلك بشكل دوري لمنع تآكل المكونات وللحد من الاحتكاك.

• التنظيف المنتظم

  يجب تنظيف المكونات الرئيسية لنظام FGD مرة واحدة على الأقل كل ستة أشهر. يساعد ذلك على إزالة الرواسب والتكلس والبقايا.

• تدريب النظام

  لمنع تلف نظام FGD ، يجب تدريب الموظفين على ممارسات التشغيل والصيانة المناسبة. يجب أن يكون أولئك المسؤولون عن نظام FGD على دراية بتوجيهات الشركة المصنعة وتعليمات النموذج المحدد قيد الاستخدام.

سيناريوهات إزالة الكبريت من الغازات الدخانية (FGD)

وسط المخاوف البيئية وصحية المتزايدة المتعلقة بانبعاثات ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) ، تسعى الصناعات إلى حلول فعالة لتلبية المتطلبات التنظيمية وتقليل تأثيرها البيئي. برز نظام إزالة الكبريت من الغازات الدخانية (FGD) كعنصر أساسي في مختلف الصناعات التي تحرق الوقود الأحفوري ، مثل الفحم والنفط ، حيث يساعد على التحكم في انبعاثات SO₂. يلعب دورًا حيويًا ليس فقط في حماية البيئة ، بل أيضًا في ضمان الامتثال للوائح البيئية الأكثر صرامة.

• توليد الطاقة: في العديد من البلدان ، لا تزال محطات الطاقة التي تعمل بالفحم مصدرًا مهمًا للكهرباء. ومع ذلك ، فهي أيضًا من أهم مصادر انبعاثات SO₂ بسبب محتوى الكبريت في الفحم. إن تنفيذ أنظمة FGD في هذه المحطات أمر ضروري لخفض انبعاثات SO₂ وتخفيف تلوث الهواء. من خلال تثبيت أنظمة FGD ، يمكن لمحطات الطاقة التي تعمل بالفحم الاستمرار في إنتاج الكهرباء مع تقليل مساهمتها في التدهور البيئي والمخاوف الصحية العامة.
• إنتاج الإسمنت: صناعة الإسمنت هي مصدر مهم لانبعاثات SO₂ ، ويعزى ذلك بشكل أساسي إلى حرق الوقود الأحفوري ، وخاصة الفحم ، كمصدر للطاقة في إنتاج الإسمنت. نتيجة لذلك ، تعتبر مصانع الإسمنت أيضًا من أهم مصادر SO₂. من خلال دمج أنظمة FGD في عملياتها ، يمكن لمصانع الإسمنت تقليل انبعاثات SO₂ بشكل كبير. لا يساعد هذا فقط على تحسين نوعية الهواء ، بل يعزز أيضًا استدامة الصناعة من خلال تقليل تأثيرها البيئي.
• تصنيع المواد الكيميائية: تتميز صناعة تصنيع المواد الكيميائية بتنوعها ، وتشمل قطاعات متنوعة مثل المصافي ومصانع البتروكيماويات وإنتاج الأسمدة وأكثر من ذلك. تتضمن بعض العمليات حرق الوقود الأحفوري الذي يطلق SO₂ في الغلاف الجوي. نتيجة لذلك ، قد تستخدم هذه المنشآت أنواعًا مختلفة من أنظمة FGD مصممة خصيصًا لاحتياجاتها وعملياتها. يساعد تنفيذ أنظمة FGD في مرافق تصنيع المواد الكيميائية على التحكم في انبعاثات SO₂ ، مما يقلل من التأثير البيئي للأنشطة الصناعية ويعزز عمليات الإنتاج الأنظف.
• صناعة الشحن: تواجه صناعة الشحن تحدي تلبية اللوائح الدولية الرامية إلى الحد من انبعاثات الكبريت من السفن. تهدف هذه اللوائح ، مثل حد منظمة البحرية الدولية (IMO) على محتوى الكبريت في وقود البحرية ، إلى تخفيف تلوث الهواء والمخاطر الصحية المرتبطة به. في بعض الحالات ، يتم تثبيت أنظمة FGD على السفن لإزالة الكبريت من غازات العادم. لا يساعد هذا فقط السفن على الامتثال للوائح ، بل يساهم أيضًا في جهود الصناعة لتقليل بصمتها البيئية وتعزيز ممارسات الشحن الأنظف.

كيفية اختيار إزالة الكبريت من الغازات الدخانية (FGD)

عند اختيار نظام FGD لتطبيق معين ، يجب مراعاة العديد من العوامل في سياق الامتثال البيئي ، ومتطلبات المصنع ، والاعتبارات الاقتصادية ، والجدوى الفنية.

• الامتثال للوائح:

  افهم الالتزامات القانونية لمصنع إزالة الكبريت من الغازات الدخانية. حدد الحدود المسموح بها لانبعاثات SO2 والتكنولوجيا المحددة لـ FGD.

• اختيار نظام FGD:

  قد تفضل مصانع مختلفة أنواعًا محددة من أنظمة FGD. اتخذ القرار بناءً على العوامل المدرجة هنا والبيئة الحالية.

• دمج المصنع:

  خذ في الاعتبار كيفية اقتران نظام FGD بالبنية التحتية الحالية. فحص تكوين تدفق غاز الدخان ، ودرجة الحرارة ، والضغط ، والتركيب.

• إدارة النفايات:

  درس النفايات المنبعثة من عملية إزالة الكبريت. تحقيق في كيفية معالجتها وتخزينها والتخلص منها أو استخدامها.

• العوامل الاقتصادية:

  قم بإجراء نموذج تحليل التكلفة. في البداية ، يجب تقييم تكاليف الاستثمار ، ونفقات التشغيل والصيانة ، والإيرادات المحتملة من بيع المنتجات الثانوية.

• الجدوى الفنية:

  حدد ما إذا كان يمكن توريد النظام المحدد وتثبيته مع الدعم الفني والخبرة المطلوبة في إطار الجدول الزمني للمشروع المتوقع.

• المراجعات من المستخدمين:

  إذا كانت متاحة ، ضع في اعتبارك مراجعات المستخدمين وحالات استخدام نظام FGD المقترح. انتبه إلى ردود الفعل من المستخدمين الفعليين والدروس المستفادة من التشغيل.

أسئلة وأجوبة

س: ما هي التفاعلات الكيميائية التي تنطوي عليها عملية FGD؟

ج: عندما يتم امتصاص SO2 الغازي بواسطة لب كربونات الكالسيوم ، يحدث تبادل يتم تحويل كربونات الكالسيوم (CaCO3) إلى كبريتيت الكالسيوم (CaSO3). بعد ذلك ، يتم نفخ الهواء في كبريتيت الكالسيوم ، مما يؤدي إلى بدء تشكيل كبريتات الكالسيوم ، المعروفة أيضًا باسم الجبس. التفاعل الكيميائي: CaCO3 + SO2 = CaSO3 + H2O + O2 = CaSO4 + HCl.

س: هل FGD هو نفسه المغاسل؟

ج: يشير مصطلح إزالة الكبريت من الغازات الدخانية (FGD) إلى عملية تستخدم لإزالة ثاني أكسيد الكبريت من غازات الدخان الناتجة عن حرق الفحم. في حين أن مصطلح "FGD" قد يكون غريبًا على بعض الناس ، إلا أنه يُعرف بشكل شائع باسم الغسيل. يُعد FGD أكبر غسيل في العالم لانبعاثات SO2. عادةً ما تكون مغاسل FGD أنظمة كبيرة ومعقدة مع مجموعة من المكونات المصممة لإزالة SO2 من تيار الغاز. في هذا الصدد ، تلعب مغاسل FGD دورًا حيويًا في تقليل التأثير البيئي لمحطات الطاقة التي تعمل بالفحم من خلال تخفيف إطلاق ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي.

س: ما هو FGD الجاف؟

ج: تتضمن عملية إزالة الكبريت من الغازات الدخانية الجافة (FGD) حقن مسحوق الجير المائي أو الحجر الجيري في غازات الدخان الساخنة في مفاعل أو غرفة. يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت مع الجير أو الحجر الجيري ، مما يؤدي إلى تكوين كبريتات الكالسيوم ، أو كبريتات الكالسيوم ، أو كبريتيد الكالسيوم ، والتي تتم إزالتها بعد ذلك عن طريق جمع المسحوق الجاف في مرشح كيس. لا تزيل عملية FGD الجافة ثاني أكسيد الكبريت فحسب ، بل أيضًا المادة الجسيمية من غاز الدخان. بالإضافة إلى ذلك ، ينتج منتجًا نفايات جافًا نسبيًا مقارنة بعمليات FGD الرطبة ، مما يقلل من استهلاك المياه وتكاليف المعالجة.

س: هل يؤثر FGD على تأثير الاحتباس الحراري؟

ج: وفقًا لـ "مبادئ توجيهية IPCC لعام 2006 الخاصة بجرد غازات الاحتباس الحراري الوطنية" ، قد يقلل FGD من مساهمة CO2 في تأثير الاحتباس الحراري ، حيث يتم استخدام إزالة الكبريت من الجبس بشكل متكرر لالتقاط الكربون في المنتجات أثناء عملية تصنيع الإسمنت. بالإضافة إلى ذلك ، قد يساعد تنفيذ FGD في تقليل انبعاثات الكربون من خلال إزالة الكبريت من الفحم قبل حرقه.