EN
برج فعال دفع گوگرد از گازهای خروجی مبتنی بر سنگ آهک (FGD) ممکن است تبدیل به دارایی‌ای شود که ارزیابی آن دشوار باشد. هدم کردن آن ممکن است زیرساخت‌های قابل‌استفاده را هدر دهد، درحالی‌که حفظ فرآیند فعلی بدون تغییر ممکن است نیروگاه را در برابر افزایش هزینه‌های عملیاتی و الزامات سخت‌تر محیط‌زیستی آسیب‌پذیر کند.
برای اپراتورهایی که به سمت دفع گوگرد با آمونیاک تمایل دارند، معمولاً چند پرسش اولویت‌دار مطرح می‌شود:
آیا می‌توان برج موجود را مجدداً به‌کار برد؟
چقدر تغییر لازم است؟
اجراي مجدد این سیستم چقدر طول می‌کشد؟
آیا این سرمایه‌گذاری منجر به بهبود قابل اندازه‌گیری در عملکرد می‌شود؟
در بسیاری از موارد, برج موجود جذب گاز دی‌اکسید گوگرد با سنگ آهک و گچ را می‌توان برای تبدیل کلسیم به آمونیاک بدون نیاز به تخریب کامل و ساخت مجدد در نظر گرفت. با این حال، تصمیم نهایی به وضعیت سازه‌ای برج، ابعاد آن، پیکربندی فرآیندی، سابقه خوردگی و فضای در دسترس بستگی دارد.
دلایل بازنگری نیروگاه‌ها در مورد سیستم‌های موجود جذب گاز دی‌اکسید گوگرد
فناوری سنتی جذب گاز دی‌اکسید گوگرد با سنگ آهک و گچ به‌طور گسترده‌ای برای حذف دی‌اکسید گوگرد استفاده شده است. اما یک فرآیند اثبات‌شده لزوماً در تمام دوره‌های بهره‌برداری برای هر نیروگاه، مقرون‌به‌صرفه‌ترین گزینه نیست.
اپراتورها اکنون به‌طور فزاینده‌ای نیاز دارند تا چندین نوع هزینه را به‌صورت همزمان ارزیابی کنند:
تأمین و مدیریت سنگ آهک
ذخیره‌سازی، حمل‌ونقل، استفاده یا دفع گچ
پردازش آب فاضلeh
مصرف انرژی و نگهداری تجهیزات
هزینه‌های مرتبط با کربن و الزامات آتیِ انطباق
گذشت آمونیاک از سیستم کاهش نیتروژن‌اکسید با کاتالیست انتخابی (SCR) یک نیروی فشار عملیاتی اضافی را به وجود می‌آورد. هرچند برج جذب گازهای اسیدی با سنگ آهک (FGD) خود به‌طور مستقیم از آمونیاک به‌عنوان جاذب دفع گاز گوگردی استفاده نمی‌کند، اما اغلب این سیستم‌های FGD و SCR در یک محل مشترک کار می‌کنند. بنابراین، مدیریت حذف دی‌اکسید گوگرد، انتشار اکسیدهای نیتروژن و گذشت آمونیاک نیازمند هماهنگی در سراسر فرآیند کلی تصفیه گاز دودکش است.
برای برخی از تأسیسات، این امر منجر به بررسی دقیق‌تر دفع گاز گوگردی با آمونیاک و امکان ارتقای تجهیزات موجود به‌جای جایگزینی کامل سیستم شده است.
اصول بازسازی: استفاده مجدد از آنچه کار می‌کند، اصلاح آنچه اهمیت دارد
تبدیل کلسیم به آمونیاک تنها مسئله‌ای نیست که با تعویض جاذب حل شود. طراحی فرآیند باید نیازهای متفاوت واکنش، اکسیداسیون، غلظت‌دهی، تبلور و بازیابی محصولات جانبی در دفع گاز گوگردی با آمونیاک را پوشش دهد.
خبر خوب این است که برخی بخش‌های نصب موجود ممکن است همچنان قابل استفاده باشند.
۱. ارزیابی برج و زیرساخت موجود
پی‌ریزه، پوستهٔ برج، لوله‌های انتخاب‌شده و ساختمان‌های نیروگاه ممکن است برای استفادهٔ مجدد مناسب باشند، مشروط بر انجام بازرسی فنی دقیق.
این ارزیابی باید شامل یکپارچگی سازه‌ای، خوردگی، دمای کاری، جریان گاز، افت فشار، فضای در دسترس و سازگوندگی با فرآیند پیشنهادی شود. استفادهٔ مجدد باید بر اساس شرایط تأییدشده و نه بر اساس ظاهر برج یا سابقهٔ بهره‌برداری آن صورت گیرد.
۲. اصلاح بخش‌های کلیدی فرآیند
سیستم‌های سنتی مبتنی بر سنگ آهک اغلب از پیکربندی برج پاششی استفاده می‌کنند. بسته به ارتفاع برج موجود و چیدمان داخلی آن، فرآیند مبتنی بر آمونیاک ممکن است نیازمند افزودن بخشی به برج یا استفاده از پیکربندی سری‌شده باشد.
تغییرات احتمالی عبارتند از:
افزودن بخش‌های غلظت‌دهی و اکسیداسیون
نصب یا بازچینش لایه‌های پاششی
به‌روزرسانی سیستم‌های هوای اکسیداسیون و گردش
تامین تجهیزات مناسب برای بازیابی سولفات آمونیوم
بهبود حذف افشانه‌ها و کنترل انتقال آمونیاک یا نمک‌های آمونیوم
دامنهٔ دقیق پروژه از موردی به مورد دیگر متفاوت است. طراحی ارتقاء باید بر اساس ظرفیت مورد نیاز پردازش، شرایط گاز دود ورودی، اهداف انتشار و محدودیت‌های فیزیکی نصب موجود انجام شود.
۳. ادغام تأمین آمونیاک و مدیریت محصولات جانبی
در مواردی که سیستم SCR از پیش از آمونیاک استفاده می‌کند، زیرساخت‌های موجود تأمین ممکن است فرصت‌هایی برای ادغام فراهم کند. با این حال، روش‌های رایج تأمین باید در مقابل نیازهای فرآیند، ظرفیت ذخیره‌سازی، الزامات ایمنی و استقلال عملیاتی ارزیابی شوند.
ارتقاء باید شامل مدیریت سولفات آمونیوم، تبلور، ذخیره‌سازی و کیفیت محصول نیز باشد. بازیابی محصولات جانبی تنها زمانی ارزش ایجاد می‌کند که محصول، مشخصات مربوطه را برآورده کند و کانالی قابل اجرا برای استفاده یا فروش آن وجود داشته باشد.
مدت زمان انجام ارتقاء سیستم FGD چقدر است؟
برنامه‌ریزی خاموشی اغلب به اندازه انتخاب تجهیزات اهمیت دارد. توقف طولانی‌مدت می‌تواند تولید را مختل کند، بنابراین ترتیب اجرای ساخت باید بر اساس برنامه‌ی عملیاتی کارخانه تعیین شود.
شرکت مینگ‌شنگ پروتکشن محیطی اعلام می‌کند که پروژه‌های معمول تبدیل کلسیم به آمونیاک می‌توانند در ظرف 90–120 روز به اتمام برسند. این یک مرجع پروژه است، نه تضمینی عمومی. مدت زمان واقعی به میزان اصلاحات سازه‌ای، تأمین تجهیزات، دسترسی به محل پروژه، شرایط اجرایی، نیازهای راه‌اندازی و پنجره‌ی زمانی در نظر گرفته‌شده برای خاموشی بستگی دارد.
بسته به چیدمان کارخانه، اجرای مراحلی، انجام کار در زمان توقف‌های برنامه‌ریزی‌شده و هماهنگی زمان‌بندی نصب می‌تواند به کاهش تأثیر بر واحد اصلی تولید کمک کند.
برنامه‌ی قابل اعتماد پروژه تنها پس از بازرسی تجهیزات موجود و تعیین محدوده‌ی ارتقاء باید تدوین شود.
منابع مزایای اقتصادی از کجا حاصل می‌شوند
اولین سود احتمالی، هزینه‌های سرمایه‌ای است. بازاستفاده از پی‌ها، سازه‌های برج، لوله‌کشی و ساختمان‌های مناسب می‌تواند نیاز به کارهای عمرانی جدید را کاهش دهد و برخی از هزینه‌های مربوط به تخریب را از بین ببرد.
دومین مورد، تغییر در مدیریت فرآورده‌های جانبی است.
سیستم حذف گوگرد با سنگ آهک و گچ، گچ تولید می‌کند که ممکن است نیازمند پردازش، حمل‌ونقل، استفاده یا دفع باشد. سیستم حذف گوگرد با آمونیاک، سولفات آمونیوم تولید می‌کند که در صورت مناسب بودن کیفیت محصول و شرایط بازار، می‌تواند ارزش تجاری داشته باشد.
بنابراین، این تبدیل می‌تواند ساختار هزینه‌ها را از چند روش تغییر دهد:
| آیتم هزینه یا ارزش | چه چیزی را باید ارزیابی کرد |
|---|---|
| ساخت‌وساز عمرانی | پس‌انداز ناشی از بازاستفاده از سازه‌های موجود |
| سنگ آهک و گچ | کاهش مصرف سنگ آهک و تغییرات احتمالی در هزینه‌های دفع |
| آب زباله | اینکه آیا فرآیند پیشنهادی تولید فاضلاب و نیاز به تصفیه آن را کاهش می‌دهد یا خیر |
| مصرف انرژی | توانی فن، پمپ‌های گردشی، تجهیزات اکسیداسیون و افت فشار کل سیستم |
| مصرف آمونیاک | نیاز به ماده واکنش‌دهنده، عملکرد بازیابی و هزینه‌های تأمین |
| سولفات آمونیوم | کیفیت محصول، هزینه‌های بازیابی، حمل‌ونقل و قیمت بازار |
این موارد باید به‌صورت توأمان ارزیابی شوند. ادعاهایی مبنی بر اینکه هزینه‌های مربوط به فاضلاب، پسماند جامد یا کربن به صفر خواهند رسید، نباید برای هر نصبی بدون تأیید طراحی فرآیند، قواعد حسابداری قابل اعمال و شرایط واقعی محل نصب پذیرفته شوند.
مدل مالی اختصاصی پروژه باید سیستم موجود را با ارتقاء پیشنهادی مقایسه کند، از جمله هزینه‌های سرمایه‌ای، هزینه‌های عملیاتی سالانه، درآمد پیش‌بینی‌شده از محصولات جانبی، زمان‌های توقف و نگهداری.
عملکرد فرآیند باید تأیید شود
شرکت مینگ‌شنگ برای حفاظت از محیط زیست گزارش می‌دهد که فناوری تبدیل کلسیم به آمونیاک آن می‌تواند در شرایط فناوری و پروژه‌ای که اعلام شده است، نرخ حذف دی‌اکسید گوگرد را بیش از ۹۹٫۵ درصد، نرخ بازیابی آمونیاک را حداقل ۹۹ درصد و غلظت ذرات خروجی را کمتر از ۵ میلی‌گرم بر متر مکعب نرمال (Nm³) دستاورد.
این اعداد باید در برابر پایه‌های طراحی واقعی ارزیابی شوند و از طریق آزمون‌های عملکردی توافق‌شده تأیید گردند. نتایج ممکن است با توجه به غلظت آلاینده‌های ورودی، حجم گاز، شرایط کارکرد، پیکربندی تجهیزات و روش‌های اندازه‌گیری متفاوت باشند.
هدف سازندهٔ سیستم FGD یا پیمانکار اصلاح و نوسازی، صرفاً نصب تجهیزات جدید نیست؛ بلکه هدف، تأمین کارکرد پایدار، تحقق الزامات انتشار توافق‌شده و ایجاد فرآیندی است که در طول عمر خدماتی‌اش قابل نگهداری باقی بماند.
زندگی دوم برای دارایی‌های محیط‌زیستی موجود
برج قدیمی FGD به‌طور خودکار نیازی به تبدیل‌شدن به داراییِ بلااستفاده ندارد. هنگامی‌که سازه و تجهیزات آن همچنان مناسب باشند، تبدیل کلسیم به آمونیاک ممکن است جایگزینی عملی در برابر تعویض کامل ارائه دهد.
نکتهٔ کلیدی، فرآیند مهندسی منظمی است: بازرسی نصب موجود، شناسایی اجزای قابل استفادهٔ مجدد، تعریف تغییرات لازم در فرآیند، برنامه‌ریزی برای توقف عملیات و ارزیابی اقتصاد بلندمدت.
برای نیروگاه‌هایی که با الزامات سخت‌تر انتشار و فشار فزایندهٔ کنترل هزینه‌های عملیاتی روبه‌رو هستند، ارتقاءٔ عملی‌تر لزوماً شروع از صفر نیست؛ بلکه ممکن است استفادهٔ بهتر از آنچه که از پیش وجود دارد باشد.
ارزش واقعی ارتقاءٔ FGD نه در حفظ برج قدیمی بدون تغییر، بلکه در تبدیل زیرساخت موجود به بخشی از سیستمی کارآمدتر و مبتنی‌بر منابع برای تصفیهٔ گازهای خروجی است.