تحديات موسم التدفئة لمصانع توليد الحرارة والطاقة المشتركة: هل يمكن لتقنيّة إزالة الكبريت من الغازات باستخدام الأمونيا أن تحوّل تكاليف التخلّص من الجبس إلى قيمة اقتصادية؟

لمصانع توليد الحرارة والكهرباء المشتركة (CHP)، يُعدّ موسم التدفئة أحد أكثر الفترات ازدحامًا خلال العام. فتزيد أحمال الغلايات، وترتفع كمّيات غاز العادم، وتعمل أنظمة إزالة الكبريت من غاز العادم (FGD) باستمرار في ظروف تشغيلٍ صعبة.

وفي الوقت نفسه، تتكوّن كمّيات كبيرة من جبس إزالة الكبريت. وباعتمادها على سعة المصنع وظروف التشغيل، قد تصل الكمية اليوميّة المنتَجة إلى عشرات أو حتى مئات الأطنان. ويجب تخزين هذه المادة ونقلها، ثمّ استعمالها أو التخلّص منها في النهاية.

لهذا، فإن هذه المسألة تتجاوز كونها مجرد قضية إدارة بيئية بالنسبة لمشغِّلي المنشآت؛ بل هي أيضًا تكلفة تشغيلية موسمية تصبح ملحوظة بشكل خاص عندما تُثقل متطلبات شراء الوقود وتوريد الحرارة بالتدفق النقدي.

التكاليف المتزايدة لجصّ إزالة الكبريت

وتتفاوت القيمة الاقتصادية لجصّ إزالة الكبريت تفاوتًا كبيرًا بين المناطق المختلفة. فطلب السوق المحلي على مواد البناء، والمسافات التي تُقطع في النقل، وجودة المنتج، كلُّها عوامل تؤثر في إمكانية بيع الجصّ أو نقله أو التخلُّص منه مقابل تكلفةٍ ما.

وتوضِّح أرقام مشاريع حديثة هذا الفارق.

ففي موسم التدفئة ٢٠٢٥–٢٠٢٦، سجَّل مشروع إزالة الجصّ التابع لمجموعة ويهاي للطاقة الحرارية سعرًا أساسيًّا قدره سالب ٣٠ يوان صيني لكل طن، وسعرًا إضافيًّا مرتبطًا بالقيمة قدره سالب ١٥ يوان صيني لكل طن. وبعبارةٍ عملية، كان على المنشأة أن تدفع مقابل إزالة الجصّ.

وبالمقارنة، حددت شركة تشنغدي لونغشياو للتدفئة سعرًا أقصى قدره ٦٦٫٧ يوان صيني لكل طن لمشروع التخلص من الجبس الخاص بها للفترة ٢٠٢٦–٢٠٢٧. ودفعت شركة خبي هوا ديان شيجيا تشوانغ يوهوا للطاقة الحرارية ٥٦٫١ يوان صيني لكل طن مقابل التخلص من الجبس خلال شهري فبراير ومارس ٢٠٢٦. وسجّلت شركة جيانغسو جياي للطاقة الحرارية سعر عرض بلغ ١٥٥ يوان صيني لكل طن لمشروع الجبس الناتج عن إزالة الكبريت لعام ٢٠٢٦.

وتُظهر هذه الأرقام مدى اختلاف الجدوى الاقتصادية من موقعٍ إلى آخر. ومع ذلك، فإن التحدي الأوسع يبقى كما هو: فإنتاج الجبس يتركّز خلال موسم التدفئة، ويجب على المحطات ترتيب التخزين والنقل والتخلص منه حتى في حال محدودية الطلب السوقي.

ومع تشديد متطلبات إدارة النفايات الصلبة، فإن هذه التكاليف تستحق اهتمامًا أكبر عند التخطيط طويل المدى لأنظمة إزالة الكبريت من الغازات العادمة (FGD).

تكاليف الكربون تزيد من الضغط

إن التخلص من الجبس ليس سوى جزءٍ من معادلة التكاليف التشغيلية. أما إدارة الكربون فهي تصبح اعتبارًا مهمًّا آخر بالنسبة لشركات توليد الطاقة والتدفئة.

وفقاً للأرقام المذكورة في التحليل الصناعي الأصلي، تراوحت أسعار الحصص الوطنية الصينية للكربون بين حوالي ٩٦٫٥ يوان صيني و١٠٠ يوان صيني لكل طن في شهر آب/أغسطس ٢٠٢٦، مقارنةً بمتوسط سعر الإغلاق اليومي البالغ ٦٣٫٢٧ يوان صيني لكل طن في شهر كانون الأول/ديسمبر ٢٠٢٥.

كما أن التفاعل الكيميائي المستخدم في إزالة الكبريت باستخدام الحجر الجيري يطلق ثاني أكسيد الكربون. ويقدَّر هذا الرقم بنحو ٠٫٧٥ طن من ثاني أكسيد الكربون عن كل طن من ثاني أكسيد الكبريت الذي يتم امتصاصه.

وبما أن تكاليف الكربون تحظى باهتمام متزايد، فإن الانبعاثات المرتبطة بهذا التفاعل تصبح عاملاً آخر يستحق النظر فيه عند تقييم تقنيات إزالة الكبريت.

وفي محطات التوليد المشترك للحرارة والكهرباء، أصبحت عمليات التخلص من الجبس والتكاليف المرتبطة بالكربون مرتبطةً بشكل متزايد. فكلاهما يؤثر في الجدوى الاقتصادية للحفاظ على الامتثال البيئي على المدى الطويل.

إزالة الكبريت باستخدام الأمونيا: من إنتاج الجبس إلى استرجاع كبريتات الأمونيوم

وتتيح تقنية إزالة الكبريت من غاز العادم باستخدام الأمونيا نهجاً مختلفاً لإزالة ثاني أكسيد الكبريت.

بدلاً من استخدام الحجر الجيري كمادة ماصة وإنتاج الجبس كمنتج ثانوي رئيسي، تستخدم هذه الطريقة الأمونيا لامتصاص ثاني أكسيد الكبريت وتُنتج كبريتات الأمونيوم.

وهذا يخلق فرصةً لربط معالجة غازات العادم الصناعية بسوق الأسمدة.

ويكتسب هذا التوقيت أهميةً خاصةً بالنسبة لمحطات التوليد المدمج للحرارة والكهرباء (CHP). فعادةً ما تنتهي موسم التدفئة في أواخر شهر فبراير أو في شهر مارس، وهو ما يتزامن مع فترةٍ بالغة الأهمية لإعداد الأسمدة الربيعية في الصين.

وقد أظهرت عدة مؤسسات صناعية بالفعل إمكانات هذا النهج.

في أبريل ٢٠٢٦، أبلغت شركة تشنغتيان هتشوانغ عن إنتاج كبريتات الأمونيوم من خلال استغلال موارد غاز العادم الناتج عن محطات توليد الطاقة الحرارية. وتستخدم وحدة توليد الطاقة الحرارية التابعة لشركة يانغزي للبتروكيماويات تقنية إزالة الكبريت بالامونيا لتحويل ثاني أكسيد الكبريت الموجود في غاز عادم الغلايات إلى كبريتات أمونيوم، مع ضبط كمية الإنتاج وفقاً لحمولة الغلاية. وبحلول مارس ٢٠٢٦، زودت شركة تشونغان المتحدة أكثر من ٣٠٠٠ طن من كبريتات الأمونيوم لمصنّعي الأسمدة المركبة في المرحلة التالية من سلسلة التوريد.

وتوضح هذه الأمثلة كيف يمكن أن تصبح استعادة المنتجات الثانوية جزءاً من استراتيجية أوسع نطاقاً لاستغلال الموارد الصناعية.

لماذا يكتسب سوق الأسمدة الربيعي أهمية؟

وتوفّر أسعار السوق سياقاً إضافياً للقيمة المحتملة لكبريتات الأمونيوم.

وفي نهاية فبراير ٢٠٢٦، بلغ متوسط سعر كبريتات الأمونيوم من الدرجة المستخدمة في صناعة الكوك في شاندونغ عند مصنع التصنيع نحو ١٠٨٧٫٥ يوان صيني للطن، بينما بلغ سعر كبريتات الأمونيوم من الدرجة المستخدمة في إنتاج الكابرولاكتام نحو ١١٨٠ يوان صيني للطن.

بحلول أواخر أبريل ٢٠٢٦، بلغت الأسعار السائدة لكبريتات الأمونيوم الناتجة عن محطات توليد الطاقة والمنتجات الثانوية للكoking ما يقارب ١٤٨٠–١٦٠٠ يوان صيني للطن. وبلغ سعر كبريتات الأمونيوم من الدرجة المخصصة لمحطات توليد الطاقة في شاندونغ نحو ١٥٩٥ يوان صيني للطن.

وبالتالي، يتزامن انتهاء موسم التدفئة مع فترة يمكن أن تدعم فيها طلب الأسمدة استغلال كبريتات الأمونيوم المسترجعة.

وبالطبع، لا تُحدِّد أسعار السوق وحدها ربحية المشروع. بل يجب أخذ عوامل أخرى في الاعتبار، مثل جودة المنتج واستهلاك الأمونيا وتكاليف الاسترجاع والسعة التخزينية ووسائل النقل والظروف المحلية للسوق.

ومع ذلك، تبرز هذه المقارنة فرقًا مهمًّا بين الطريقتين المستخدمتين في إزالة غاز ثاني أكسيد الكبريت (FGD):

• إزالة غاز ثاني أكسيد الكبريت باستخدام الحجر الجيري والجبس: تنتج جبسًا، وقد تتضمَّن تكاليف التخزين أو النقل أو الاستخدام أو التخلُّص منه.

• إزالة غاز ثاني أكسيد الكبريت باستخدام الأمونيا: تنتج كبريتات الأمونيوم، التي قد تمتلك قيمة تجارية إذا حقَّقت المواصفات المطلوبة للأسمدة وكان هناك سوق مناسب لها.

تحويل الكالسيوم إلى الأمونيا: مسار ترقية للمنشآت القائمة

بالنسبة لمنشآت التوليد المشترك للحرارة والكهرباء التي تعمل بالفعل بأنظمة إزالة الكبريت باستخدام الحجر الجيري-الجبس، فإن التحول إلى إزالة الكبريت بالأمونيا لا يعني بالضرورة هدم البرج الحالي والبدء من الصفر.

ويوفّر تحويل الكالسيوم إلى أمونيا مسار ترقية محتمل. وحسب حالة المنشأة القائمة وتكوينها، يمكن إعادة استخدام الأبراج والأساسات والمباني والمعدات المرتبطة بها بما يتناسب مع الغرض. وهذا قد يساعد في التحكم في متطلبات الاستثمار أثناء ترقية عملية المعالجة.

MirShine Group طوّرت شركة BYD تقنية تحويل الكالسيوم إلى أمونيا لمعالجة غاز العادم الصناعي. وتشمل الأداء التقني المُبلَّغ عنه ما يلي:

• كفاءة إزالة ثاني أكسيد الكبريت تزيد على ٩٩,٥٪.

• معدل استرجاع الأمونيا لا يقل عن ٩٩٪.

• منتج كبريتات الأمونيوم الذي يتوافق مع معايير الأسمدة الزراعية.

تم تصميم نهج التحديث للاستفادة القصوى من أبراج إزالة الكبريت والمباني المصمَّمة مسبقًا التي تصلح للاستخدام، ويُحدَّد نطاق التعديل الفعلي وفقًا لظروف الموقع والتقييمات الهندسية.

أما بالنسبة لمشغِّلي محطات التوليد المترابط للحرارة والكهرباء، فإن قيمة هذا النهج لا تقتصر على استبدال عملية إزالة الكبريت بأخرى؛ بل تتيح فرصةً لإعادة النظر في العلاقة بين التحكم في الانبعاثات وإدارة المنتجات الثانوية والجدوى الاقتصادية التشغيلية.

استغلال موسم التدفئة بشكل أفضل

يفرض موسم التدفئة طلباتٍ كبيرةً على محطات التوليد المترابط للحرارة والكهرباء؛ إذ يجب على المشغِّلين ضمان توفير الحرارة بموثوقيةٍ عاليةٍ مع الحفاظ على استقرار أنظمة معالجة غازات العادم وامتثالها للمعايير المطلوبة.

في عملية إزالة الكبريت التقليدية القائمة على الكالسيوم، تتكوَّن كميات كبيرة من الجبس خلال هذه الفترة، ما قد يُسبِّب تكاليف تخلُّصٍ مرتفعةٍ بشكلٍ كبير. وتقدِّم عملية إزالة الكبريت بالأمونيا بديلاً آخر: تحويل الكبريت المُزال من غاز العادم إلى كبريتات الأمونيوم، وهي مادة يمكن أن تدخل سوق الأسمدة بعد انتهاء موسم التدفئة.

أما بالنسبة لمشغِّلي المصانع، فإن السؤال المحوري لم يعد يتعلَّق ببساطةٍ بموقع إرسال الجبس الناتج في فصل الشتاء.

بل هل يمكن أن يصبح الكبريت المُزال من غاز العادم مورداً قابلاً للاسترجاع، بدل أن يكون مجرد بندٍ إضافيٍّ من بنود النفقات التشغيلية.