EN
مدتهاست فرض سادهای در زمینه حذف گوگرد از نیروگاهها وجود دارد: زغالسنگ پرگوگرد نیازمند فناوری مبتنی بر آمونیاک است، در حالی که زغالسنگ کمگوگرد را میتوان بهصورت اقتصادی با فناوری حذف گوگرد مبتنی بر کلسیم پردازش کرد.
توجیه این فرض بهتدریج دشوارتر میشود.
با شدتگیردن محدودیتهای انتشار، سختگیری بیشتر در مدیریت پسماندهای جامد و توجه فزاینده به هزینههای کربن، نیروگاهها فراتر از این پرسش عمل میکنند که آیا سیستم موجودشان میتواند محدودیتهای امروزی انتشار را برآورده کند. آنها همچنین این پرسش را مطرح میکنند که آیا این سیستم در سالهای آینده از نظر اقتصادی و عملیاتی پایدار خواهد ماند.
در اینجا است که حذف گوگرد با آمونیاک نیازمند بررسی دقیقتری است.
چرا حذف گوگرد با آمونیاک قادر به پردازش انواع مختلف زغالسنگ است؟
انعطافپذیری حذف گوگرد با آمونیاک عمدتاً از مکانیسم واکنش آن ناشی میشود.
کاهش گوگرد سنتی با استفاده از کلسیم شامل واکنشهای گاز-جامد-مایع میشود. نرخ انحلال سنگ آهک و کارایی انتقال جرم میتوانند بر فرآیند واکنش کلی تأثیر بگذارند. با افزایش غلظت دیاکسید گوگرد، سیستم ممکن است نیازمند نرخهای بالاتری از گردش سوسپانسیون و شرایط عملیاتی سختتری باشد.
در مقایسه، کاهش گوگرد با آمونیاک عمدتاً یک واکنش گاز-مایع است. دیاکسید گوگرد بهراحتی در آب حل میشود و بهسرعت با آمونیاک واکنش میدهد؛ بنابراین فرآیند جذب میتواند بهصورت کارآمد انجام شود بدون آنکه با محدودیتهای نرخ واکنشی که در سیستمهای مبتنی بر سنگ آهک وجود دارد، روبهرو شود.
این ویژگی، فناوری مبتنی بر آمونیاک را برای طیف گستردهای از کیفیتهای زغالسنگ مناسب میسازد.
در کاربردهای عملی، سیستمهای پیشرفته کاهش گوگرد با آمونیاک میتوانند در شرایط زغالسنگ کمگوگرد، متوسطگوگرد و پرحجمگوگرد، کارایی کاهش گوگردی بالاتر از ۹۵٪ را بهدست آورند. همچنین بازیابی آمونیاک با بازدهی ۹۷٪ یا بیشتر نیز میتواند به حفظ عملکرد اقتصادی سیستم کمک کند.
برای نیروگاههایی که کیفیت زغالسنگ در طول زمان تغییر میکند، این انعطافپذیری میتواند بهویژه ارزشمند باشد. این نیروگاه نیازی ندارد هر بار که غلظت گوگرد سوخت تغییر کند، استراتژی پایهای دوسوختزدایی خود را دوباره طراحی کند.
استفاده از زغالسنگ کمگوگرد نیز همچنان نیازمند محاسبهی کامل هزینههاست
یکی از استدلالهای رایج ساده و مستقیم است: اگر زغالسنگ کمگوگرد از ابتدا انتشارهای نسبتاً پایین SO₂ تولید میکند و سیستم مبتنی بر کلسیم قادر به رعایت محدودیتهای قابل اعمال است، چرا باید فرآیند را تغییر داد؟
پاسخ در مجموع هزینههای بهرهبرداری، نه صرفاً در غلظت گوگرد نهفته است.
۱. دفع گچسازی همچنان یک هزینهی بهرهبرداری محسوب میشود
دوسوختزدایی مبتنی بر کلسیم گچ را بهعنوان یک فرآوردهی جانبی تولید میکند. یک نیروگاه مصرفکنندهی زغالسنگ کمگوگرد شاید گچ کمتری نسبت به نیروگاه مصرفکنندهی زغالسنگ پرگوگرد تولید کند، اما نیازهای ناشی از دستکاری، ذخیرهسازی، حملونقل و دفع آن از بین نمیرود.
با سختگیری بیشتر در الزامات مدیریت پسماندهای جامد، این هزینهها باید در هر ارزیابی بلندمدت از سیستم دوسوختزدایی گازهای دودکشی لحاظ شوند.
۲. هزینههای کربنی تنها به نوع زغالسنگ وابسته نیستند
ملاحظهی دیگری که باید در نظر گرفت، تأثیر کربنی مرتبط با حذف گوگرد بر پایهی کلسیم است.
بر اساس استوکیومتری شیمیایی توضیحدادهشده برای این فرآیند، جذب یک تن دیاکسید گوگرد تقریباً منجر به آزاد شدن ۰٫۷۵ تن دیاکسید کربن میشود. این رابطه به خود واکنش مربوط است و نه به اینکه نیروگاه از زغالسنگ با محتوای گوگرد بالا یا پایین استفاده میکند.
با توسعهی بازارهای کربن، پیامدهای اقتصادی این انتشارات میتواند برای بهرهبرداران نیروگاههای برق همچنان اهمیت بیشتری پیدا کند.
۳. اقتصاد محصولات جانبی میتواند معادله را تغییر دهد
در ارزیابی اقتصادی سیستم حذف گوگرد، باید به سرنوشت محصولات جانبی آن نیز توجه کرد.
در سیستمهای مبتنی بر کلسیم، گچ عموماً بهعنوان مادهای در نظر گرفته میشود که نیازمند مدیریت است. اما در حذف گوگرد با آمونیاک، گوگرد میتواند بهجای آن بهصورت سولفات آمونیوم بازیابی شود.
حتی زمانی که نیروگاه زغالسنگ با سولفور کم مقدار نسبتاً کمی سولفات آمونیوم تولید میکند، این فرآورده جانبی ارزش تجاری بالقوهای دارد. این امر نحوه ارزیابی اقتصاد عملیاتی سیستم را تغییر میدهد.
کیفیت زغالسنگ پیشبینیناپذیرتر میشود.
تأمین سوخت دلیل دیگری است که انطباقپذیری با انواع زغالسنگ اهمیت دارد.
بسیاری از نیروگاهها نمیتوانند در طول کل عمر عملیاتی تأسیسات، کیفیت یکنواخت و ثابتی از زغالسنگ را تضمین کنند. شرایط بازار، دسترسی به عرضه و هزینههای سوخت ممکن است منجر به استفاده از درجات مختلف زغالسنگ یا سوختهای ترکیبی شوند.
بنابراین سیستم دیسولفوریزاسیون باید تغییرات غلظت SO₂ در ورودی را بدون از دست دادن پایداری عملیاتی تحمل کند.
این یکی از حوزههایی است که در آن دیسولفوریزاسیون آمونیاکی میتواند انعطافپذیری عملیاتی فراهم کند.
به دلیل سرعت بالای واکنشهای شیمیایی آمونیاک، این فناوری میتواند به تغییرات غلظت دیاکسید گوگرد بهطور مؤثر پاسخ دهد. در عوض اینکه سیستم را بر اساس یک نوع زغالسنگ با کیفیت ثابت طراحی کنند، اپراتورها انعطافپذیری بیشتری در انتخاب و ترکیب سوختها خواهند داشت.
در این معنا، تبدیل از سیستم کلسیمی به آمونیاکی تنها یک ارتقاء فرآیندی نیست؛ بلکه میتواند به نیروگاه انعطافپذیری بیشتری در تأمین سوختهای آینده بدهد.
آیا دفع گوگرد با آمونیاک واقعاً از محدودیت نوع زغالسنگ فراتر رفته است؟
این ایده که پاکسازی گازهای دودزا با آمونیاک فقط برای زغالسنگهای پرحروف مناسب است، دیگر تمام موارد کاربرد این فناوری را منعکس نمیکند.
دفع گوگرد با آمونیاک در شرایط مختلف زغالسنگ و بهرهبرداری اعمال شده است، از جمله نیروگاههایی که از سوختهای نسبتاً پرحروف استفاده میکنند و همچنین واحدهایی که عمدتاً با زغالسنگ کمگوگرد کار میکنند.
بنابراین، برای یک نیروگاه موجود، تصمیم به اتخاذ سیستم FGD مبتنی بر آمونیاک نباید صرفاً بر اساس محتوای گوگرد سوخت اتخاذ شود.
ارزیابی جامعتر باید موارد زیر را در نظر بگیرد:
غلظت دیاکسید گوگرد و تغییرات پیشبینیشدهٔ آن
عملکرد سیستم موجود FGD
تولید گچ و نیازهای دفع آن
نیازهای تصفیه پساب
هزینههای عملیاتی مرتبط با کربن
مصرف آمونیاک و بازیابی آن
استفاده از محصولات جانبی
انعطافپذیری خرید سوخت در آینده
رعایت مقررات زیستمحیطی در بلندمدت
تبدیل کلسیم به آمونیاک: فراتر از یک ارتقاء در فرآیند حذف گوگرد
برای نیروگاههایی که در حال حاضر از سیستمهای حذف گوگرد مبتنی بر کلسیم استفاده میکنند، تبدیل به فناوری مبتنی بر آمونیاک را میتوان بهجای صرفاً جایگزینی یک جاذب با جاذب دیگر، بهعنوان یک پروژهٔ بهینهسازی گستردهتر ارزیابی کرد.
هدف تنها دستیابی به بازده مورد نیاز حذف دیاکسید گوگرد نیست. بلکه هدف بهبود تعادل کلی بین عملکرد زیستمحیطی، هزینههای بهرهبرداری، مدیریت فرآوردههای جانبی و انعطافپذیری سوخت در آینده نیز است.
شرکت مینگشنگ برای حفاظت از محیط زیست از دههها تجربه مهندسی شیمیایی و هفت نسل توسعه فناوری در زمینه پاکسازی گازهای خروجی مبتنی بر آمونیاک بهره میبرد. این فناوری در شرایط مختلف کیفیت زغالسنگ اجرا شده و عملکرد پایدار دفع گوگرد و بازیابی آمونیاک را تضمین میکند.
نکته اصلی ساده است: میزان گوگرد موجود در زغالسنگ نباید تنها عاملی باشد که برای تعیین مناسببودن فرآیند دفع گوگرد مبتنی بر آمونیاک استفاده شود.
برای نیروگاههای امروزی، پرسش مهمتر این است که آیا سیستم موجود FGD قادر است عملکرد زیستمحیطی پایدار را حفظ کند و در عین حال، کل هزینههای بهرهبرداری را در شرایط متغیر مقرراتی، کربنی و بازار سوخت کنترل کند.
به همین دلیل تبدیل کلسیم به آمونیاک نهتنها برای نیروگاههای زغالسنگ با سطح بالای گوگرد، بلکه برای اپراتورهایی که از زغالسنگ با سطح متوسط و پایین گوگرد استفاده میکنند نیز مورد توجه قرار گرفتهاست.
فهرست مطالب
- چرا حذف گوگرد با آمونیاک قادر به پردازش انواع مختلف زغالسنگ است؟
- استفاده از زغالسنگ کمگوگرد نیز همچنان نیازمند محاسبهی کامل هزینههاست
- کیفیت زغالسنگ پیشبینیناپذیرتر میشود.
- آیا دفع گوگرد با آمونیاک واقعاً از محدودیت نوع زغالسنگ فراتر رفته است؟
- تبدیل کلسیم به آمونیاک: فراتر از یک ارتقاء در فرآیند حذف گوگرد