למה דיסולפוריזציה באמוניה מתאימה גם לפחם נמוך בגופרית

למשך זמן רב קיימת הנחה פשוטה בתהליכי הסרת הגופרית בתחנות הכוח: פחמן עם רמת גופרית גבוהה דורש טכנולוגיה מבוססת אמוניה, בעוד שפחמן עם רמת גופרית נמוכה ניתן לטפל בו באופן כלכלי באמצעות טכנולוגיית הסרת גופרית מבוססת סידן.

ההנחה הזו הופכת קשה יותר ויותר להצדיק.

בשל דרישות קשיחות יותר בנוגע לפליטות, ניהול מחמיר יותר של פסולת מוצקה ותשומת לב גוברת לעלות הפיח, תחנות הכוח בודקות לא רק האם המערכת הקיימת שלהן עונה על מגבלות הפליטות הנוכחיות, אלא גם האם היא תוכל להישאר ברת-קיימא כלכלית ותפעולית בשנים הבאות.

כאן יש מקום לבחון את טכנולוגיית הסרת הגופרית באמוניה בקפידה רבה יותר.

מדוע טכנולוגיית הסרת הגופרית באמוניה יכולה להתמודד עם סוגי פחמן שונים?

היכולת להתאים את טכנולוגיית הסרת הגופרית באמוניה מגיעה בעיקר ממנגנון התגובה שלה.

הסרת הגופרית בשיטת הסידן הקלאסית כוללת תגובות של גז-חומר מוצק-נוזל. קצב התמוססות של אבן השיש ויעילות העברת המסה עלולים להשפיע על תהליך התגובה הכולל. ככל שריכוזי דו-תחמורת הגופרית עולים, עלול להיות צורך בקצבים גבוהים יותר של סירקולציה של הפסולת הנוזלית ובתנאי הפעלה קפדניים יותר.

בניגוד לכך, הסרת הגופרית באמוניה היא בעיקר תגובה של גז-נוזל. דו-תחמורת הגופרית מתמוססת בקלות ומרגיעה במהירות עם האמוניה, מה שמאפשר לתהליך הספיגה להתקדם באופן יעיל ללא מגבלות קצב תגובה זהות לאלו שמתבטאות במערכות מבוססות אבן שיש.

זה הופך את הטכנולוגיה המבוססת על אמוניה למתאימה לטווח רחב של איכות פחם.

בישומים מעשיים, מערכות מתקדמות להסרת הגופרית באמוניה מסוגלות להשיג יעילות הסרת גופרית של למעלה מ-95% בתנאי פחם נמוך בגופרית, בינוני בגופרית וגבוה בגופרית. שיעורי שחזור אמוניה של 97% או יותר יכולים גם לסייע בהשגת ביצועים כלכליים טובים של המערכת.

למפעלים שבהם איכות הפחם משתנה עם הזמן, גמישות זו יכולה להיות מועילה במיוחד. המפעל אינו צריך לעצב מחדש את אסטרטגיית הסולפציה הבסיסית שלו בכל פעם שתוכן הגופרית בדלק משתנה.

לפיחם נמוך בגופרית יש עדיין צורך בחישוב עלות מלא

הטיעון הנפוץ הוא פשוט: אם פיחם נמוך בגופרית מייצר כבר פליטות SO₂ יחסית נמוכות, ומערכת מבוססת סידן יכולה לעמוד בגבולות החלקים הרלוונטיים, מדוע לשנות את התהליך?

התשובה נמצאת בסך העלויות הפעולות הכולל, ולא רק בריכוז הגופרית.

1. פינוי הגיפס נשאר עלות תפעול

סולפציה מבוססת סידן מייצרת גיפס כמוצר לוואי. מפעל פיחם נמוך בגופרית עשוי לייצר פחות גיפס ממפעל פיחם גבוה בגופרית, אך דרישות הטיפול, האגירה, ההובלה והפינוי המתקבלות לא נעלמות.

כשמגבלות ניהול פסולת מוצקה הופכות קפדניות יותר, עלויות אלו זוכות להיכלל באיזון ארוך טווח של מערכת סולפציה של גז עישן.

2. עלויות פחמן אינן תלויות בסוג הפחם בלבד

היבט נוסף שחשוב לקחת בחשבון הוא השפעת הפחמן הקשורה לבליעת גופרית מבוססת סידן.

לפי הסטוכיומטריה הכימית המתוארת בתהליך, בליעת טון אחד של דו-תחמוצת הגופרית משחררת כ־0.75 טון של דו-תחמוצת הפחמן. קשר זה נובע מהתגובה עצמה, ולא מתלווה לסוג הפחם שנשרף בתחנה — אם הוא עשיר בגופרית או דל בגופרית.

ככל ששווקי הפחמן יתפתחו, ההשלכות הכלכליות של פליטות אלו עלולות להפוך חשובות יותר למפעילי תחנות הכוח.

3. כלכלת המוצרים הלוואיים יכולה לשנות את המשוואה

הניתוח הכלכלי של מערכת בליעת הגופרית חייב לכלול גם את הנ fate של המוצרים הלוואיים שלה.

במערכות מבוססות סידן, הגבס מהווה בדרך כלל חומר שדורש ניהול. לעומת זאת, בבליעת הגופרית באמוניה, ניתן לשחזר את הגופרית בצורת сульפט אמוניום.

אפילו כאשר תחנת כוח שפועלת על פחם עם רמת גופרית נמוכה מייצרת כמות קטנה יחסית של סולפט אמוניום, התוצר הלוואי יש לו ערך מסחרי פוטנציאלי. זה משנה את הדרך שבה ניתן להעריך את הכלכלה הפעילה של המערכת.

איכות הפחם הופכת פחות צפוייה

הרכישה של דלק היא סיבה נוספת לכך שיכולת ההתאמה לסוגי פחם שונים חשובה.

רבות מתחנות הכוח אינן מסוגלות להבטיח איכות פחם אחידה וקבועה לאורך כל תקופת הפעולה של המתקן. תנאי השוק, זמינות האספקה ועלות הדלק עלולים להביא לשימוש בדרגות פחם שונות או בדליים משולבים.

לכן, מערכת הסילוף חייבת לקלוט שינויים בריכוז דו-תחמוצת הגופרית בכניסה, מבלי לפגוע בהפעלה יציבה.

זוהי אחת התחומים שבהם שיטת הסילוף באמוניה יכולה לספק גמישות הפעלה.

בגלל הקינטיקה המהירה של התגובה, טכנולוגיית האמוניה יכולה להגיב ביעילות לשינויים בריכוז דו-תחמוצת הגופרית. במקום לעצב את המערכת סביב איכות פחם אחת קבועה, מפעילי התחנה יכולים ליהנות מהגמישות הגדולה יותר בבחר ובלשדול סוגי דלק.

במובן זה, המרה מקציציום לאמוניה איננה רק שדרוג תהליך. היא גם יכולה לספק לתחנת כוח גמישות רבה יותר באיסוף הדלק בעתיד.

האם דיאמוניזציה באמוניה באמת חצתה את מחסום סוג הפחם?

הרעיון שטיפול בגז מעשן באמוניה מתאים רק לפחם בעל תוכן גופרית גבוה כבר אינו משקף את כל טווח היישומים של הטכנולוגיה.

דיאמוניזציה באמוניה הושמה בתנאי פחם ובתנאי הפעלה שונים, כולל תחנות המשמשות דלק בעל תוכן גופרית יחסית גבוה, וכן מתקנים העובדים בעיקר עם פחם בעל תוכן גופרית נמוך.

לפיכך, עבור תחנת כוח קיימת, ההחלטה לאמץ מערכת FGD מבוססת אמוניה איננה צריכה להסתמך על תוכן הגופרית בלבד.

הערכה מפורטת יותר אמורה לקחת בחשבון:

• ריכוז דו-תחמוצת הגופרית והשונות הצפויה שלו

• הביצועים הנוכחיים של מערכת ה-FGD

• דרישות ייצור וסילוק הגיפסום

• דרישות טיפול במיחזור מי הصرف

• עלויות הפעלה קשורות לפחמן

• צריכת האמוניה והחזרתה

• ניצול תוצרות לוואי

• גמישות רכישת הדלק בעתיד

• התאמה סביבתית לטווח הארוך

המרה של סידן לאמוניה: יותר מאשר שדרוג להסרת גפרית

לתחנות כוח המופעלות כרגע עם מערכות הסרת גפרית מבוססות סידן, ניתן לבחון המרה לטכנולוגיה מבוססת אמוניה כפרויקט אופטימיזציה רחב יותר, ולא רק כתחליף של סוכן ספיגה אחד באחר.

המטרה היא לא רק להשיג את יעילות הסרתו הדרושה של דו-תחמוצת הגופרית. היא גם לשפר את האיזון הכולל בין ביצועי הסביבה, עלות הפעלה, ניהול התוצרים המשניים וגמישות הדלק בעתיד.

חברת MingSheng Environmental Protection מתבססת על עשורים של ניסיון בהנדסת כימיה ושבע דורות של פיתוח טכנולוגיה לטיפול בגז מעשן מבוסס אמוניה. הטכנולוגיה הושמה בתנאי פחם מגוונים, ותומכת בביצוע יציב של הסרתו של גופרית ובשיקום האמוניה.

הנקודה המרכזית פשוטה: תכולת הגופרית בפחם אינה צריכה להיות הגורם היחיד שיקבע האם סרתו אמונית היא מתאימה.

לתחנות הכוח של היום, השאלה החשובה יותר היא האם מערכת FGD הקיימת יכולה להמשיך לספק ביצוע סביבתי יציב תוך שימור עלות הפעלה כוללת תחת תנאים משתנים של רגולציה, פליטות פחמן ושוק הדלק.

לכן המרה של סידן לאמוניה זוכה לתשומת לב לא רק מתחנות כוח שמשתמשות בפחם בעל תכולת גופרית גבוהה, אלא גם מבעלי תחנות שמשתמשים בפחם בעל תכולת גופרית בינונית ונמוכה.