EN
لوقتٍ طويل، كان هناك افتراضٌ بسيطٌ في مجال إزالة الكبريت من محطات توليد الطاقة: فالفحم عالي الكبريت يتطلّب تقنيةً تعتمد على الأمونيا، بينما يمكن التعامل مع الفحم منخفض الكبريت اقتصاديًّا باستخدام تقنيات إزالة الكبريت القائمة على الكالسيوم.
ويصبح هذا الافتراض أصعبَ ما يكون في التبرير مع مرور الوقت.
وبسبب تشديد متطلبات الانبعاثات، وتشديد قواعد إدارة النفايات الصلبة، وازدياد الانتباه إلى تكاليف الكربون، فإن محطات التوليد لم تعد تكتفي بالسؤال عمّا إذا كانت أنظمتها الحالية قادرةً على الوفاء بحدود الانبعاثات السارية اليوم، بل إنها تتساءل أيضًا عما إذا كانت ستظل قادرةً على الاستمرار اقتصاديًّا وتشغيليًّا خلال السنوات المقبلة.
وهنا بالضبط تبرز تقنية إزالة الكبريت بالأمونيا لتستحق نظرةً أدق.
لماذا تستطيع تقنية إزالة الكبريت بالأمونيا التعامل مع أنواع مختلفة من الفحم؟
تنبع مرونة تقنية إزالة الكبريت بالأمونيا في المقام الأول من آلية التفاعل التي تعتمد عليها.
تتضمن إزالة الكبريت بالكالسيوم التقليدية تفاعلات بين الغاز والصلب والسائل. ويمكن أن تؤثر سرعة ذوبان الحجر الجيري وكفاءة انتقال الكتلة على العملية التفاعلية الكلية. وعندما تزداد تركيزات ثاني أكسيد الكبريت، قد يتطلب النظام معدلات دوران أعلى للطين وظروف تشغيل أكثر صرامة.
أما إزالة الكبريت بالأمونيا فهي في المقابل تفاعلٌ رئيسيٌّ بين الغاز والسائل. ويذوب ثاني أكسيد الكبريت بسهولةٍ ويتفاعل بسرعةٍ مع الأمونيا، ما يسمح لعملية الامتصاص بالاستمرار بكفاءةٍ دون قيود سرعة التفاعل المرتبطة بأنظمة الحجر الجيري.
وهذا يجعل التكنولوجيا القائمة على الأمونيا مناسبةً لمجموعة واسعة من أنواع الفحم.
وفي التطبيقات العملية، يمكن لأنظمة إزالة الكبريت المتقدمة بالأمونيا تحقيق كفاءات إزالة كبريت تفوق ٩٥٪ تحت ظروف الفحم المنخفض الكبريت والمتوسط الكبريت والعالي الكبريت. كما أن معدلات استرجاع الأمونيا التي تبلغ ٩٧٪ أو أكثر تساعد أيضًا في الحفاظ على الأداء الاقتصادي للنظام.
في المنشآت التي تتغير فيها جودة الفحم مع مرور الوقت، قد تكون هذه المرونة ذات قيمةٍ كبيرةٍ بشكلٍ خاص. فليس من الضروري إعادة تصميم الاستراتيجية الأساسية لإزالة الكبريت في المنشأة كل مرةٍ تتغير فيها نسبة الكبريت في الوقود.
يظل الفحم قليل الكبريت بحاجةٍ إلى حسابٍ تامٍ للتكاليف
والمبرر الشائع بسيطٌ وواضح: إذا كان الفحم قليل الكبريت يُنتج بالفعل انبعاثاتٍ من ثاني أكسيد الكبريت منخفضة نسبيًّا، وإذا كانت الأنظمة القائمة على الكالسيوم قادرةً على الوفاء بالحدود المطبَّقة، فلماذا تغيير العملية؟
والجواب يكمن في إجمالي تكلفة التشغيل، وليس في تركيز الكبريت وحده.
١. لا تزال التخلُّص من الجبس تكلفةً تشغيليةً
تولِّد عمليات إزالة الكبريت القائمة على الكالسيوم الجبس كمنتجٍ ثانوي. وقد ينتج مصنع الفحم قليل الكبريت كميةً أقل من الجبس مقارنةً بمصنع الفحم عالي الكبريت، لكن متطلبات التعامل معه والتخزين والنقل والتخلُّص منه لا تختفي.
وبما أن متطلبات إدارة النفايات الصلبة تزداد صرامةً باستمرار، فإن هذه التكاليف تستحق الإدراج في أي تقييمٍ طويل الأمدٍ لنظام إزالة الكبريت من غازات العادم.
٢. تكاليف الكربون لا تعتمد على نوع الفحم وحده
ومن الاعتبارات الأخرى الأثر الكربوني المرتبط بإزالة الكبريت باستخدام مركبات الكالسيوم.
وبموجب المعايير الكيميائية المُوصَفَة لهذه العملية، فإن امتصاص طنٍّ واحدٍ من ثاني أكسيد الكبريت يؤدي إلى انبعاث نحو ٠٫٧٥ طنٍّ من ثاني أكسيد الكربون. وهذه العلاقة مرتبطة بالتفاعل نفسه، وليس بما إذا كانت المحطة تحرق فحمًا عالي الكبريت أم منخفض الكبريت.
وبتطور أسواق الكربون، قد تكتسب هذه الانبعاثات آثارًا اقتصاديةً متزايدة الأهمية بالنسبة لمشغِّلي محطات توليد الطاقة.
٣. اقتصاديات المنتجات الثانوية قد تغيّر المعادلة
كما ينبغي أن يشمل تقييم الجدوى الاقتصادية لنظام إزالة الكبريت ما يحدث للمنتجات الثانوية الناتجة عنه.
وفي أنظمة الكالسيوم، يمثل الجبس عمومًا مادةً تتطلب إدارةً خاصةً. أما في إزالة الكبريت بالأمونيا، فيمكن استرجاع الكبريت بدلًا من ذلك على هيئة كبريتات الأمونيوم.
حتى عندما تُنتج محطة الفحم منخفض الكبريت كميةً صغيرة نسبيًّا من كبريتات الأمونيوم، فإن هذا المنتج الجانبي يمتلك قيمةً تجاريةً محتملةً. وهذا يغيّر الطريقة التي يمكن بها تقييم الجدوى التشغيلية للنظام.
تراجعت قابلية التنبؤ بجودة الفحم
يشكّل شراء الوقود سببًا آخرَ لأهمية قابلية النظام للتكيف مع أنواع مختلفة من الفحم.
لا تستطيع العديد من محطات الطاقة ضمان استخدام نوعٍ واحدٍ ثابتٍ من الفحم طوال العمر التشغيلي الكامل للمحطة. فقد تؤدي ظروف السوق وتوافر الإمدادات وتكاليف الوقود إلى استخدام درجات مختلفة من الفحم أو وقود مخلوط.
وبالتالي، يجب أن يكون نظام إزالة الكبريت قادرًا على التكيُّف مع التغيرات في تركيز ثاني أكسيد الكبريت عند المدخل دون المساس باستقرار التشغيل.
وهذا مجالٌ واحدٌ تمنح فيه تقنية إزالة الكبريت بالأمونيا مرونةً تشغيليةً.
بسبب سرعة تفاعلها الكيميائي، يمكن لتكنولوجيا الأمونيا الاستجابة بفعاليةٍ لتغيرات تركيز ثاني أكسيد الكبريت. وبدل تصميم النظام وفق نوعٍ واحدٍ ثابتٍ من الفحم، يكتسب المشغلون مرونةً أكبر في اختيار الوقود ودمجه.
وبهذا المعنى، فإن التحوُّل من تقنية الكالسيوم إلى تقنية الأمونيا ليس مجرَّد ترقيةٍ للعملية فحسب، بل يمكنه أيضًا أن يمنح محطة الطاقة مرونةً أكبر في شراء الوقود مستقبلًا.
هل تجاوزت إزالة الكبريت بالأمونيا حقًّا حاجز نوع الفحم؟
الفكرة القائلة بأن معالجة غاز المداخن بالأمونيا مناسبةٌ فقط للفحم عالي الكبريت لم تعد تعكس النطاق الكامل لتطبيقات هذه التكنولوجيا.
وقد جرى تطبيق إزالة الكبريت بالأمونيا في ظروف مختلفة من الفحم وظروف التشغيل، بما في ذلك المحطات التي تستخدم وقودًا نسبيًّا عالي الكبريت، وكذلك المرافق التي تعمل أساسًا بالفحم منخفض الكبريت.
وبالتالي، لا ينبغي أن يستند قرار اعتماد نظام إزالة الكبريت من الغازات (FGD) القائم على الأمونيا في محطة طاقة قائمة إلى محتوى الكبريت وحده.
يجب أن تأخذ التقييمات الأكثر شمولاً في الاعتبار ما يلي:
تركيز ثاني أكسيد الكبريت والتغيرات المتوقعة فيه
أداء نظام إزالة الغازات الحامضية (FGD) الحالي
متطلبات إنتاج الجبس والتخلص منه
متطلبات معالجة مياه الصرف الصحي
تكاليف التشغيل المرتبطة بالكربون
استهلاك الأمونيا واستعادتها
استغلال المنتجات الثانوية
المرونة المستقبلية في شراء الوقود
الامتثال البيئي على المدى الطويل
التحويل من الكالسيوم إلى الأمونيا: أكثر من مجرد ترقية لنظام إزالة الكبريت
بالنسبة للمنشآت التي تعمل حاليًّا بأنظمة إزالة الكبريت القائمة على الكالسيوم، يمكن تقييم التحويل إلى التكنولوجيا القائمة على الأمونيا كمشروع أوسع نطاقًا لتحقيق التحسين الأمثل، بدلًا من اعتباره ببساطة استبدال مادة ماصة بأخرى.
الهدف ليس فقط تحقيق كفاءة إزالة ثاني أكسيد الكبريت المطلوبة، بل أيضًا تحسين التوازن العام بين الأداء البيئي وتكاليف التشغيل وإدارة المنتجات الثانوية ومرونة الوقود في المستقبل.
تستند شركة مينغ شنغ لحماية البيئة إلى عقود من الخبرة في هندسة العمليات الكيميائية وسبعة أجيال من تطوير التكنولوجيا الخاصة بمعالجة غاز العادم القائم على الأمونيا. وقد طُبِّقت هذه التكنولوجيا في ظروف مختلفة لمحتوى الفحم من الكبريت، ما يدعم أداءً مستقرًا لإزالة الكبريت واسترجاع الأمونيا.
النقطة الجوهرية بسيطة: لا ينبغي أن يكون محتوى الكبريت في الفحم العامل الوحيد الذي يُعتمد عليه لتحديد مدى ملاءمة تقنية إزالة الكبريت بالأمونيا.
أما بالنسبة لمحطات الطاقة الحالية، فإن السؤال الأهم هو ما إذا كان نظام إزالة الكبريت الموجود (FGD) قادرًا على الاستمرار في تقديم أداء بيئي مستقر مع السيطرة على إجمالي تكاليف التشغيل في ظل التغيرات التي تطرأ على الشروط التنظيمية وأسواق الكربون والوقود.
لهذا السبب، يجذب تحويل الكالسيوم إلى الأمونيا اهتمامًا ليس فقط من محطات الفحم عالي الكبريت، بل أيضًا من مشغِّلي محطات الفحم متوسط وقليل الكبريت.