لماذا يُعَدُّ إزالة الكبريت من الغازات العادمة باستخدام الأمونيا اتجاهاً جديداً في معالجة الغازات العادمة؟

على مدى سنوات عديدة، اعتمدت العديد من المصانع الصناعية نهجاً مألوفاً للتحكم في الانبعاثات:

استخدام تكنولوجيا كربونات الكالسيوم والجص لإزالة الكبريت من الغازات العادمة (FGD) إزالة كبريت غاز المداخن (FGD) واستخدام نظام SCR لتقليل أكاسيد النيتروجين.

وقد لعب هذا التوليف دوراً محورياً في تحقيق الامتثال للمعايير الانبعاثية.

ومع ذلك، ومع تشديد المتطلبات البيئية باستمرار، بدأت الشركات تعيد النظر في ما إذا كانت الأنظمة التقليدية قادرةً على مواجهة التحديات المستقبلية بأكثر الطرق كفاءة.

ومن أبرز القضايا التي تجذب الانتباه حالياً ظاهرة تسرب الأمونيا.

عند تشغيل أنظمة التخفيض الانتقائي المحفز (SCR)، يجب التحكم بدقة في حقن الأمونيا. فكمية الأمونيا القليلة جدًّا قد تؤدي إلى إزالة غير كافية لأكاسيد النيتروجين (NOx)، بينما قد تؤدي الكمّية الكبيرة جدًّا منها إلى ازدياد الانزلاق الأموني، ما يُسبِّب مخاوف تشغيلية وبيئية.

أصبح تحقيق التوازن بين التحكُّم في أكاسيد النيتروجين والتحكم في انبعاثات الأمونيا أكثر أهميةً من أي وقت مضى.

ولهذا السبب، يبحث عددٌ متزايد من الشركات حاليًّا في عمليات إزالة الكبريت باستخدام الأمونيا وتحويل الكالسيوم إلى أمونيا باعتبارها حلاً محتملًا.

غيَّر الانزلاق الأموني طريقة نظر الشركات إلى التحكم في الانبعاثات.

وفي العادة، كان التركيز الرئيسي لأنظمة إزالة النيتروجين بسيطًا جدًّا:

ضمان أن تكون انبعاثات أكاسيد النيتروجين متوافقةً مع المتطلبات التنظيمية.

إلا أن التركيز المتزايد على انبعاثات الأمونيا يعني أن المشغلين باتوا الآن مطالبين بالنظر في سلسلة التحكم الكاملة في الانبعاثات.

ويجب أن تحقِّق أنظمة معالجة غازات العادم الصناعية الحديثة ليس فقط إزالة ثاني أكسيد الكبريت والحد من أكاسيد النيتروجين، بل أيضًا التحكم في الآثار الثانوية المرتبطة بالحقن المفرط للأمونيا.

بالنسبة للمصانع التي تستخدم تقنية إزالة غازات العادم القائمة على الحجر الجيري جنبًا إلى جنب مع عملية التحفيز الانتقائي لاختزال أكاسيد النيتروجين، فإن ذلك يُشكِّل تحديين في آنٍ واحد:

• الحفاظ على أداء مستقر لإزالة أكاسيد النيتروجين

• الحفاظ على تسرب الأمونيا ضمن الحدود المتزايدة الصرامة

ويمكن أن يساعد تحسين التحكم في حقن الأمونيا، لكنه لا يغيّر البنية الأساسية للنظام الذي تعمل فيه عمليتا إزالة الكبريت وإزالة النيتروجين بشكل منفصل.

والتحويل من الكالسيوم إلى الأمونيا يوفّر نهجًا مختلفًا.

التحويل من الكالسيوم إلى الأمونيا: تغيير المسار التقني

إن التحويل من الكالسيوم إلى الأمونيا ليس مجرّد تعديل في حقن الأمونيا.

بل هو تغييرٌ في مسار معالجة غاز العادم ككل.

وفي عملية إزالة الكبريت باستخدام الأمونيا، تُستخدَم الأمونيا كمادة ماصة للتفاعل مع ثاني أكسيد الكبريت وإنتاج كبريتات الأمونيوم.

وهذا يؤدي إلى تغييرين مهمين.

أولاً، يصبح الأمونيا جزءاً من عمليتي إزالة ثاني أكسيد الكبريت وتخفيض أكاسيد النيتروجين.

ثانياً، يمكن تحويل الكبريت المستخلص من غاز العادم إلى منتج ثانوي مفيد بدل أن يُدار كنفايات فقط.

وبدمج إمدادات الأمونيا وتحسين تنسيق النظام، يمكن للمحطات الانتقال من عمليات مكافحة التلوث المنفصلة نحو نهج أكثر تكاملاً.

تقنية متقدمة لإزالة الكبريت باستخدام الأمونيا للتحكم الأفضل

ومن أبرز التحديات التي حدّت تاريخياً من استخدام الأمونيا في إزالة الكبريت هو التحكم في الأمونيا وأملاح الأمونيوم.

وقد طوّرت شركة مينغ شنغ لحماية البيئة تقنية إزالة الكبريت باستخدام الأمونيا القائمة على الفصل والتنقية المتدرجة لمعالجة هذه المسألة.

ويطبّق النظام غسل الأمونيا وأملاح الأمونيوم على مراحل متعددة، مقترناً بعمليات متقدمة لإزالة الضباب، مما يقلل انبعاثات الأمونيا وأملاح الأمونيوم.

وتُحسّن تقنية الجيل السابع من الشركة عملية التنقية أكثر فأكثر عبر أساليب مُحسَّنة للفصل والتحكم.

وَفقًا لطلبات المشروع، أظهرت التكنولوجيا تشغيلًا مستقرًّا بكفاءة عالية في إزالة ثاني أكسيد الكبريت، وأداءً ممتازًا في استرجاع الأمونيا، والتحكم في انبعاثات الجسيمات.

وتكتسب هذه التحسينات أهميةً بالغةً لأن مشغِّلي المصانع يقيِّمون أنظمة إزالة الكبريت من الغازات (FGD) ليس فقط من حيث كفاءة الإزالة، بل أيضًا من حيث:

• استقرار تشغيلي طويل الأمد

• متطلبات الصيانة

• إدارة المنتجات الثانوية

• الامتثال البيئي

• إجمالي تكلفة التشغيل

ما وراء مكافحة التلوث: تحويل الكبريت إلى قيمة اقتصادية

ويتمثل الاختلاف الرئيسي الآخر بين إزالة الكبريت بالكالسيوم وإزالة الكبريت بالأمونيا في طريقة التعامل مع المنتجات الثانوية.

وتُنتج أنظمة إزالة الكبريت التقليدية القائمة على الحجر الجيري والجبس جبسًا. وقد يتطلب هذا الجبس، تبعًا لجودته وظروف السوق، استخدامًا إضافيًّا أو التخلص منه.

أما إزالة الكبريت بالأمونيا فتُنتج كبريتات الأمونيوم، التي يمكن استخدامها كمنتج مرتبط بالأسمدة.

وهذا يغيِّر المنطق الاقتصادي للنظام.

فبدلًا من دفع التكاليف فقط لإزالة الملوِّثات، يمكن للشركات أن تدرس ما إذا كانت المواد المسترجعة قادرةً على خلق قيمة إضافية.

بالنسبة للمنشآت الصناعية التي تعمل باستمرار لعدة سنوات، يمكن أن تصبح إمكانية استرداد الموارد هذه جزءًا مهمًّا من تقييم الاستثمار الكلي.

تحديث نظم إزالة الكبريت الموجودة دون البدء من جديد

يتمثَّل أحد المخاوف الشائعة بين مشغِّلي المحطات في ما إذا كان اعتماد تقنية إزالة الكبريت بالأمونيا يتطلَّب إعادة البناء الكاملة.

وفي كثيرٍ من الحالات، تكون الإجابة بالنفي.

يركِّز التحويل من نظام الكالسيوم إلى الأمونيا على تحديث نظم إزالة الكبريت بالحجر الجيري والجبس الموجودة عبر تعديلات مُستهدفة.

وبالاعتماد على التكوين الأصلي للنظام، قد يُعاد استخدام المعدات والبنية التحتية القائمة.

وقد تشمل مجالات التحديث النموذجية ما يلي:

• تعديلات برج الامتصاص

• نظم الأكسدة والتراكيز

• أنظمة الرش

• مرافق توريد الأمونيا

• معدات استرجاع المنتجات الثانوية

يسمح هذا النهج للشركات باستخدام الأصول البيئية الحالية بشكل أفضل، مع الانتقال تدريجيًّا نحو مسار معالجة أكثر تقدُّمًا.

وبالنسبة للمنشآت الصناعية القديمة، قد يشكِّل ذلك ميزةً بالغة الأهمية.

تشارك إمدادات الأمونيا: التكامل يحقِّق الكفاءة

ومن الفوائد الإضافية لتحويل الكالسيوم إلى أمونيا إمكانية دمج إمدادات الأمونيا بين أنظمة إزالة الكبريت ونظم إزالة أكاسيد النيتروجين باستخدام المحفِّزات الانتقائية (SCR).

وفي السابق، كانت العديد من المحطات تدير استهلاك الحجر الجيري في أنظمة إزالة الكبريت (FGD) وإمدادات الأمونيا لأنظمة إزالة أكاسيد النيتروجين باستخدام المحفِّزات الانتقائية (SCR) بشكل منفصل.

أما النهج القائم على الأمونيا والمتكامل فيمكنه تبسيط عمليات الشراء والتخزين والإدارة التشغيلية.

غير أن التكامل الناجح يتطلَّب تصميم هندسي دقيق، إذ يجب أخذ تخزين الأمونيا وأنظمة السلامة والتحكم في العمليات والمتطلبات التشغيلية جميعها في الاعتبار.

والهدف ليس مجرَّد دمج عمليتين، بل إنشاء نظام متناسق أكثر لمراقبة الانبعاثات.

مستقبل معالجة غازات العادم الصناعية

تتغيّر دور المعدات البيئية.

في الماضي، ركّزت الشركات أساسًا على ما إذا كان النظام قادرًا على تحقيق معايير الانبعاثات أم لا.

أما اليوم، فهي تطرح أسئلة أوسع نطاقًا:

هل يمكن خفض تكاليف التشغيل؟

هل يمكن تقليل تدفقات النفايات؟

هل يمكن تحديث المعدات الحالية؟

هل يمكن تحويل الملوثات إلى موارد؟

يمثّل إزالة الكبريت من الأمونيا هذا التحوّل في الاتجاه.

وبدمجه بين إزالة ثاني أكسيد الكبريت واستخدام الأمونيا واسترجاع المنتجات الثانوية والإمكانية المحتملة للتكامل مع أنظمة إزالة أكاسيد النيتروجين، يوفّر مسارًا مختلفًا لمراقبة الانبعاثات الصناعية.

بالنسبة للشركات التي تقيّم ترقية أنظمتها في المستقبل محطة الطاقة fgd أو أنظمة التحكم في تلوث الهواء الصناعي، توفر عملية تحويل الكالسيوم إلى الأمونيا منظورًا جديدًا.

الامتثال البيئي والأداء الاقتصادي ليسا بالضرورة أهدافًا متعارضة.

وباستخدام النهج التكنولوجي المناسب، يمكن أن يدعم أحدهما الآخر.