การกำจัดกำมะถันด้วยแอมโมเนีย: บริษัทหมิงเซิง เอ็นไวรอนเมนทัล กำลังผลักดันเทคโนโลยีการบำบัดก๊าซไอเสียจากอุตสาหกรรมอย่างไร

เป็นเวลาหลายสิบปีมาแล้วที่เทคโนโลยีหินปูน-ยิปซัมเป็นวิธีหลักในการกำจัดกำมะถันจากก๊าซไอเสียในประเทศจีน ส่วนการกำจัดกำมะถันด้วยแอมโมเนียนั้นได้รับความสนใจเนื่องจากศักยภาพในการขจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพควบคู่ไปกับการนำทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่ อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อได้เปรียบเหล่านี้ การนำไปใช้งานจริงก็ยังมีข้อจำกัดมาโดยตลอดจากความท้าทายด้านวิศวกรรมหลายประการ

ภาพดังกล่าวกำลังเปลี่ยนแปลง

ความก้าวหน้าด้านการออกแบบกระบวนการ พัฒนาอุปกรณ์ และการควบคุมการปฏิบัติงาน กำลังช่วยให้ระบบกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากก๊าซเสียที่ใช้แอมโมเนียเอาชนะอุปสรรคทางเทคนิคที่มีมาอย่างยาวนาน บริษัทหมิงเซิง เอ็นไวรอนเมนทัล โพรเทคชัน ได้ดำเนินงานในสาขานี้มามากกว่าสิบปี โดยพัฒนาเทคโนโลยีของตนผ่านเจ็ดรุ่น และขยายขอบเขตการประยุกต์ใช้ไปยังภาคอุตสาหกรรมต่าง ๆ อย่างหลากหลาย

การเปลี่ยนผ่านนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อผู้ประกอบการโรงไฟฟ้าที่กำลังมองหาแนวทางในการสมดุลระหว่างการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านการปล่อยมลพิษ ต้นทุนการดำเนินงาน และประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมในระยะยาว

เหตุใดการกำจัดซัลเฟอร์ด้วยแอมโมเนียจึงใช้เวลานานจึงเริ่มเป็นที่ยอมรับ

การกำจัดซัลเฟอร์ด้วยแอมโมเนียมีคุณลักษณะที่น่าสนใจหลายประการ กระบวนการนี้สามารถออกแบบให้มีขนาดกะทัดรัดได้ค่อนข้างดี ใช้แอมโมเนียดูดซับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และสามารถกู้คืนกำมะถันในรูปของแอมโมเนียมซัลเฟต ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับปุ๋ยและมีมูลค่าสูง

เมื่อเปรียบเทียบกับระบบหินปูน-ยิปซัม ระบบนี้ยังมีศักยภาพในการลดความจำเป็นต้องกำจัดยิปซัม และหลีกเลี่ยงปัญหาบางประการที่เกี่ยวข้องกับการบำบัดน้ำเสียในกระบวนการที่ใช้แคลเซียม

อย่างไรก็ตาม ข้อได้เปรียบเหล่านี้ไม่ได้แปลงเป็นการดำเนินงานเชิงอุตสาหกรรมที่เชื่อถือได้โดยอัตโนมัติ เทคโนโลยีนี้จำเป็นต้องแก้ไขปัญหาเชิงปฏิบัติ รวมถึงการเกิดแอโรซอล การรั่วไหลของแอมโมเนีย ประสิทธิภาพการทำงานที่มั่นคงภายใต้สภาวะที่มีฝุ่นสูง และการบำบัดก๊าซไอเสียที่มีความเข้มข้นของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์สูงอย่างมีประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพการออกซิเดชัน และการควบคุมการเกิดหมอกที่มองเห็นได้บริเวณปล่องหลังจากตัวดูดซับ ก็เป็นประเด็นสำคัญที่ต้องพิจารณาในการออกแบบระบบ

สำหรับผู้ใช้งานเชิงอุตสาหกรรม คำถามที่สำคัญที่สุดไม่ใช่ว่าเทคโนโลยีนั้นมีแนวโน้มดีเพียงใดในเชิงทฤษฎี แต่คือระบบสามารถรักษาประสิทธิภาพการทำงานที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาวะการปฏิบัติงานจริง พร้อมทั้งเป็นไปตามข้อกำหนดด้านการปล่อยมลพิษและควบคุมต้นทุนการดำเนินงานรวมให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม

การพัฒนาเทคโนโลยีเจ็ดรุ่น

หมิงเซิง เอ็นไวรอนเมนทัล โพรเทคชัน ได้พัฒนาเทคโนโลยีการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากก๊าซเสียโดยใช้แอมโมเนียอย่างต่อเนื่องผ่านเจ็ดรุ่น

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นประเด็นทางเทคนิคสำคัญหลายประการที่เคยเป็นอุปสรรคต่อการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ด้วยแอมโมเนียมาโดยตลอด ได้แก่ การบำบัดก๊าซเสียที่มีกำมะถันสูง การปรับให้เข้ากับปริมาตรก๊าซขนาดใหญ่ การเพิ่มประสิทธิภาพการออกซิเดชัน การควบคุมแอโรซอล และการจัดการการรั่วไหลของแอมโมเนีย

ประเด็นเหล่านี้ไม่ใช่ปัจจัยในการออกแบบที่แยกจากกันแต่อย่างใด แต่ส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ FGD ตั้งแต่การสัมผัสระหว่างก๊าซกับของเหลวและประสิทธิภาพปฏิกิริยา ไปจนถึงการปล่อยมลพิษในขั้นตอนต่อเนื่อง และความมั่นคงในการดำเนินงานประจำวัน

เทคโนโลยีนี้ถูกนำไปใช้งานแล้วในอุตสาหกรรมเคมี โรงไฟฟ้า อุตสาหกรรมเหล็ก วัสดุคาร์บอน การผลิตกระดาษ และการถ่านโค้ก ขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวางนี้สะท้อนถึงความจำเป็นในการปรับแต่งโครงสร้างกระบวนการให้สอดคล้องกับองค์ประกอบก๊าซ เงื่อนไขการปฏิบัติงาน และข้อกำหนดด้านการผลิตที่แตกต่างกัน

ดังนั้น ความท้าทายสำหรับผู้ผลิตระบบ FGD จึงกว้างกว่าการจัดหาตัวดูดซับหรือชุดอุปกรณ์เพียงอย่างเดียว ทั้งการออกแบบกระบวนการ การผสานรวมอุปกรณ์ กลยุทธ์การควบคุม และการเดินเครื่องจริง ล้วนมีส่วนร่วมต่อผลลัพธ์สุดท้าย

ด้านเศรษฐศาสตร์: พิจารณาให้ลึกกว่าการลงทุนครั้งแรก

กรณีด้านเศรษฐศาสตร์ของกระบวนการกำจัดกำมะถันด้วยแอมโมเนียควรประเมินตลอดวัฏจักรการดำเนินงานทั้งหมด ไม่ใช่แค่เปรียบเทียบราคาซื้ออุปกรณ์เพียงอย่างเดียว

การลงทุนเริ่มต้นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการคำนวณ ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน ค่าบำรุงรักษา การจัดการผลพลอยได้ การจัดการน้ำเสีย และมูลค่าที่อาจเกิดขึ้นจากผลิตภัณฑ์ที่กู้คืนได้ ก็มีความสำคัญเช่นกัน

ความแตกต่างที่สำคัญประการหนึ่งอยู่ที่ผลพลอยได้

กระบวนการกำจัดกำมะถันด้วยหินปูน-ยิปซัมจะได้ผลิตภัณฑ์ยิปซัม ซึ่งอาจต้องนำไปใช้ประโยชน์เพิ่มเติมหรือกำจัดทิ้ง ขึ้นอยู่กับคุณภาพของยิปซัมและเงื่อนไขของตลาดในท้องถิ่น ส่วนกระบวนการกำจัดกำมะถันด้วยแอมโมเนียสามารถผลิตแอมโมเนียมซัลเฟตได้ ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการผลิตปุ๋ยได้ หากสอดคล้องตามข้อกำหนดเฉพาะของผลิตภัณฑ์ที่จำเป็น

สิ่งนี้สร้างเส้นทางที่เป็นไปได้สำหรับการกู้คืนทรัพยากรกำมะถัน แทนที่จะจัดการกำมะถันที่แยกออกจากก๊าซไอเสียเพียงในฐานะมลพิษอย่างเดียว กระบวนการนี้สามารถเปลี่ยนกำมะถันให้กลายเป็นวัสดุที่มีการใช้งานเชิงพาณิชย์ได้

ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่แท้จริงขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่น การใช้แอมโมเนีย การใช้พลังงาน การจัดวางอุปกรณ์ ตลาดผลิตภัณฑ์รองในท้องถิ่น และต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับระบบบำบัดที่มีอยู่แล้ว ปัจจัยเหล่านี้ควรประเมินแยกต่างหากสำหรับแต่ละโครงการ ไม่ควรสมมุติว่าเหมือนกันทั้งหมดในทุกการประยุกต์ใช้

เมื่อเทคโนโลยีภายในประเทศยังคงพัฒนาและบรรลุความพร้อมมากขึ้น ระบบฐานแอมโมเนียจึงเริ่มมีความสามารถในการแข่งขันมากขึ้นภายใต้เงื่อนไขการปฏิบัติงานบางประการ สำหรับโครงการบางแห่ง ระบบนี้อาจเป็นทางเลือกที่น่าสนใจแทนการกำจัดกำมะถันด้วยแคลเซียมแบบดั้งเดิม

การผสานรวมการกำจัดกำมะถันเข้ากับระบบกำจัดไนโตรเจนแบบ SCR

ข้อได้เปรียบอีกประการหนึ่งคือโอกาสในการประสานงานระหว่างการกำจัดกำมะถันด้วยแอมโมเนียกับระบบกำจัดไนโตรเจนแบบลดเชิงเลือก (SCR)

กระบวนการทั้งสองใช้แอมโมเนีย แม้ว่ากลไกการเกิดปฏิกิริยาและข้อกำหนดในการดำเนินงานจะต่างกัน ทั้งนี้ หากการจัดวางระบบและแบบแผนด้านความปลอดภัยเอื้ออำนวย การจัดหาแอมโมเนียแบบรวมศูนย์อาจช่วยลดความซับซ้อนของส่วนหนึ่งของระบบทั้งหมด และใช้พื้นที่ที่มีอยู่ให้เกิดประโยชน์สูงสุด

กรณีนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษเมื่อมีการปรับปรุงหม้อไอน้ำหรือสถานประกอบการอุตสาหกรรมที่มีพื้นที่จำกัด

อย่างไรก็ตาม การผสานระบบเข้าด้วยกันจำเป็นต้องอาศัยวิศวกรรมที่รอบคอบ โดยต้องพิจารณาความต้องการแอมโมเนีย การจัดเก็บและการจัดการแอมโมเนีย ตรรกะการควบคุม มาตรการด้านความปลอดภัย รวมถึงข้อกำหนดในการดำเนินงานของแต่ละขั้นตอนของการบำบัด โครงสร้างพื้นฐานร่วมควรนำมาใช้ก็ต่อเมื่อเงื่อนไขเฉพาะของโครงการสนับสนุนสิ่งนั้น

การผสานระบบการกำจัดกำมะถันและการกำจัดไนโตรเจนอย่างเหมาะสมสามารถช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานมองการบำบัดก๊าซเสียเป็นระบบที่ประสานกัน แทนที่จะเป็นเพียงกลุ่มของกระบวนการที่แยกจากกัน

การประยุกต์ใช้ในหลายอุตสาหกรรม

การกำจัดกำมะถันจากก๊าซเสียโดยใช้แอมโมเนียไม่ได้จำกัดอยู่เพียงประเภทเดียวของสถานประกอบการอุตสาหกรรม

เทคโนโลยีของหมิงเซิงถูกนำไปใช้ในภาคอุตสาหกรรมต่าง ๆ อาทิ อุตสาหกรรมการผลิตสารเคมี การผลิตไฟฟ้า เหล็ก วัสดุคาร์บอน การผลิตกระดาษ และการถ่านโค้ก แต่ละภาคอุตสาหกรรมมีความต้องการที่แตกต่างกันในด้านปริมาตรก๊าซ ความเข้มข้นของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ปริมาณฝุ่นในก๊าซ ตารางเวลาการดำเนินงาน และพื้นที่สำหรับติดตั้งที่มีอยู่

ตัวอย่างเช่น การปรับปรุงโรงไฟฟ้าที่มีอยู่แล้วอาจให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับข้อจำกัดด้านพื้นที่และการบูรณาการเข้ากับอุปกรณ์ที่มีอยู่ ในขณะที่โรงงานผลิตสารเคมีอาจมีเงื่อนไขกระบวนการและข้อกำหนดสำหรับการดำเนินงานแบบต่อเนื่องที่ต่างออกไป ส่วนในอุตสาหกรรมการผลิตเหล็กหรือการถ่านโค้ก ความแปรผันของคุณสมบัติก๊าซเสียอาจทำให้ความมั่นคงในการดำเนินงานและการควบคุมกระบวนการมีความสำคัญยิ่งเป็นพิเศษ

ดังนั้น ทางออกที่เหมาะสมจึงเริ่มต้นจากการประเมินสถานการณ์การใช้งานอย่างละเอียด แทนที่จะสมมุติว่าโครงสร้างมาตรฐานเพียงแบบเดียวจะสามารถใช้ได้กับทุกสถาน facility

บทบาทที่กว้างขึ้นในการบำบัดก๊าซเสียอย่างยั่งยืน

การควบคุมการปล่อยมลพิษจากอุตสาหกรรมกำลังได้รับการประเมินอย่างกว้างขึ้นเรื่อยๆ ประสิทธิภาพในการกำจัดยังคงมีความสำคัญอย่างยิ่ง แต่ผู้ปฏิบัติงานยังพิจารณาปัจจัยอื่นๆ ด้วย เช่น การใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพ การจัดการของเสียที่เกิดขึ้นร่วมกัน การใช้พลังงาน และต้นทุนการดำเนินงานในระยะยาว

การกำจัดกำมะถันไดออกไซด์ด้วยแอมโมเนียเป็นวิธีหนึ่งที่อาจให้ทั้งประสิทธิภาพในการลดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์และโอกาสในการนำทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่ การพัฒนาในอนาคตจะขึ้นอยู่กับการปรับปรุงทางวิศวกรรมอย่างต่อเนื่อง การทำงานที่เชื่อถือได้ และผลตอบแทนทางเศรษฐกิจที่เหมาะสมกับแต่ละโครงการ

บริษัทหมิงเซิง เอ็นไวรอนเมนทัล โพรเทคชัน ใช้ประสบการณ์ด้านวิศวกรรมเคมีที่สั่งสมมานานหลายทศวรรษ เพื่อพัฒนาแนวทางนี้และขยายขอบเขตการประยุกต์ใช้ในภาคอุตสาหกรรม

สำหรับบริษัทที่กำลังพิจารณาติดตั้งระบบ FGD แบบใหม่ หรือวางแผนปรับปรุงระบบเดิม วิธีการกำจัดกำมะถันด้วยแอมโมเนียควรได้รับการประเมินอย่างรอบด้านตามคุณสมบัติทางเทคนิคและศักยภาพทางเศรษฐกิจที่แท้จริง

เป้าหมายไม่ใช่เพียงแค่การกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ แต่คือการพัฒนาระบบบำบัดก๊าซเสียที่ให้ประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมอย่างเชื่อถือได้ พร้อมทั้งใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นตลอดอายุการใช้งาน