Tại sao khử lưu huỳnh bằng amoniac đang trở thành một hướng đi mới trong xử lý khí thải

Trong nhiều năm qua, nhiều nhà máy công nghiệp đã áp dụng một cách tiếp cận quen thuộc đối với kiểm soát phát thải:

Sử dụng công nghệ đá vôi-thạch cao để khử lưu huỳnh khí thải (FGD) và sử dụng hệ thống SCR để giảm oxit nitơ.

Sự kết hợp này đã đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được sự tuân thủ quy chuẩn phát thải.

Tuy nhiên, khi các yêu cầu về môi trường ngày càng nghiêm ngặt hơn, các doanh nghiệp bắt đầu xem xét lại liệu các hệ thống truyền thống có thể đáp ứng những thách thức trong tương lai một cách hiệu quả nhất hay không.

Một trong những vấn đề then chốt thu hút sự chú ý là hiện tượng rò rỉ amoniac.

Khi các hệ thống SCR hoạt động, việc phun amoniac phải được kiểm soát cẩn thận. Lượng amoniac quá ít có thể dẫn đến khả năng loại bỏ NOx không đủ. Lượng amoniac quá nhiều có thể làm tăng hiện tượng rò rỉ amoniac (ammonia slip), gây ra những lo ngại về vận hành và môi trường.

Cân bằng giữa kiểm soát NOx và kiểm soát phát thải amoniac ngày càng trở nên quan trọng.

Đây là lý do vì sao ngày càng nhiều công ty đang xem xét khử lưu huỳnh bằng amoniac và chuyển đổi canxi sang amoniac như một giải pháp tiềm năng.

Hiện tượng rò rỉ amoniac đã thay đổi cách các công ty nhìn nhận việc kiểm soát phát thải.

Truyền thống, trọng tâm chính của một hệ thống khử nitơ đơn giản chỉ là:

Đảm bảo phát thải NOx đáp ứng các yêu cầu quy định.

Tuy nhiên, sự tập trung ngày càng tăng vào phát thải amoniac nghĩa là các vận hành viên giờ đây cần xem xét toàn bộ chuỗi kiểm soát phát thải.

Một hệ thống xử lý khí thải công nghiệp hiện đại không chỉ phải đạt được việc loại bỏ dioxide lưu huỳnh và giảm NOx, mà còn phải kiểm soát các tác động phụ liên quan đến việc phun quá mức amoniac.

Đối với các nhà máy sử dụng hệ thống khử lưu huỳnh khí thải (FGD) dựa trên đá vôi kết hợp với khử nitơ oxit bằng xúc tác chọn lọc (SCR), điều này tạo ra hai thách thức đồng thời:

• Duy trì hiệu suất loại bỏ NOx ổn định

• Giữ mức trượt amoniac trong giới hạn ngày càng nghiêm ngặt hơn

Cải thiện kiểm soát phun có thể hỗ trợ, nhưng không làm thay đổi cấu trúc cơ bản của hệ thống, trong đó quá trình khử lưu huỳnh và khử nitơ oxit hoạt động riêng biệt.

Chuyển đổi canxi sang amoniac cung cấp một cách tiếp cận khác.

Chuyển đổi canxi sang amoniac: Thay đổi lộ trình kỹ thuật

Chuyển đổi canxi sang amoniac không chỉ đơn thuần là điều chỉnh lượng amoniac phun vào.

Đây là sự thay đổi đối với toàn bộ lộ trình xử lý khí thải.

Trong quy trình khử lưu huỳnh bằng amoniac, amoniac được sử dụng làm chất hấp thụ để phản ứng với dioxide lưu huỳnh và tạo thành amoni sulfat.

Điều này dẫn đến hai thay đổi quan trọng.

Thứ nhất, amoniac tham gia vào cả quá trình loại bỏ điôxít lưu huỳnh và quá trình giảm ôxít nitơ.

Thứ hai, lưu huỳnh được loại bỏ từ khí thải có thể được chuyển đổi thành một sản phẩm phụ hữu ích thay vì chỉ được xử lý như chất thải.

Bằng cách tích hợp nguồn cung cấp amoniac và cải thiện sự phối hợp giữa các hệ thống, các nhà máy có thể chuyển từ các quy trình kiểm soát ô nhiễm riêng lẻ sang một cách tiếp cận tích hợp hơn.

Công nghệ khử lưu huỳnh bằng amoniac tiên tiến nhằm kiểm soát hiệu quả hơn

Một trong những thách thức historically hạn chế việc khử lưu huỳnh bằng amoniac là kiểm soát amoniac và muối amoni.

Công ty Bảo vệ Môi trường Minh Thịnh đã phát triển công nghệ khử lưu huỳnh bằng amoniac dựa trên tách và làm sạch theo từng bậc để giải quyết vấn đề này.

Hệ thống áp dụng quy trình rửa amoniac và muối amoni nhiều bậc kết hợp với các quy trình tách sương tiên tiến nhằm giảm phát thải amoniac và muối amoni.

Công nghệ thế hệ thứ bảy của công ty còn nâng cao hơn nữa quy trình làm sạch thông qua các phương pháp tách và kiểm soát được tối ưu hóa.

Theo các ứng dụng dự án, công nghệ này đã chứng minh khả năng vận hành ổn định với hiệu suất loại bỏ dioxide lưu huỳnh cao, hiệu suất thu hồi amoniac cao và kiểm soát phát thải hạt mịn.

Những cải tiến này rất quan trọng vì các nhà vận hành công nghiệp đánh giá một hệ thống FGD không chỉ dựa trên hiệu suất loại bỏ mà còn dựa trên:

• Độ ổn định hoạt động lâu dài

• Yêu cầu bảo trì

• Quản lý sản phẩm phụ

• Tuân thủ Môi trường

• Tổng chi phí vận hành

Vượt xa kiểm soát ô nhiễm: Chuyển lưu huỳnh thành giá trị

Một khác biệt lớn khác giữa khử lưu huỳnh bằng canxi và khử lưu huỳnh bằng amoniac là cách xử lý sản phẩm phụ.

Hệ thống FGD đá vôi-thạch cao truyền thống tạo ra thạch cao. Tùy thuộc vào chất lượng và điều kiện thị trường, thạch cao có thể cần được sử dụng thêm hoặc xử lý thải bỏ.

Khử lưu huỳnh bằng amoniac tạo ra amoni sulfat, có thể được sử dụng như một sản phẩm liên quan đến phân bón.

Điều này làm thay đổi lập luận kinh tế của hệ thống.

Thay vì chỉ chi trả cho việc loại bỏ chất gây ô nhiễm, các công ty có thể xem xét liệu các vật liệu được thu hồi có thể tạo ra giá trị bổ sung hay không.

Đối với các cơ sở công nghiệp vận hành liên tục trong nhiều năm, tiềm năng tái thu hồi tài nguyên này có thể trở thành một phần quan trọng trong đánh giá tổng thể về đầu tư.

Nâng cấp các hệ thống FGD hiện hữu mà không cần xây dựng lại từ đầu

Một mối lo phổ biến giữa các vận hành viên nhà máy là việc áp dụng quá trình khử lưu huỳnh bằng amoniac có yêu cầu xây dựng lại toàn bộ hay không.

Trong nhiều trường hợp, câu trả lời là không.

Việc chuyển đổi từ canxi sang amoniac tập trung vào nâng cấp các hệ thống FGD đá vôi-thạch cao hiện hữu thông qua những điều chỉnh có mục tiêu.

Tùy thuộc vào cấu hình ban đầu của hệ thống, thiết bị và cơ sở hạ tầng hiện hữu có thể được tái sử dụng.

Các khu vực nâng cấp điển hình có thể bao gồm:

• Cải tạo tháp hấp thụ

• Hệ thống oxy hóa và cô đặc

• Hệ thống phun

• Cơ sở cung cấp amoniac

• Thiết bị thu hồi sản phẩm phụ

Cách tiếp cận này cho phép các công ty sử dụng hiệu quả hơn các tài nguyên môi trường hiện có đồng thời chuyển sang lộ trình xử lý tiên tiến hơn.

Đối với các cơ sở công nghiệp già cỗi, đây có thể là một lợi thế quan trọng.

Cung cấp amoniac chung: Tích hợp tạo ra hiệu quả

Một lợi ích bổ sung của quá trình chuyển đổi canxi thành amoniac là khả năng tích hợp nguồn cung amoniac giữa hệ thống khử lưu huỳnh và hệ thống khử nitơ SCR.

Trước đây, nhiều nhà máy quản lý riêng biệt việc tiêu thụ đá vôi cho FGD và nguồn cung amoniac cho SCR.

Một cách tiếp cận dựa trên amoniac tích hợp có thể đơn giản hóa việc mua sắm, lưu trữ và quản lý vận hành.

Tuy nhiên, để tích hợp thành công đòi hỏi thiết kế kỹ thuật cẩn thận. Việc lưu trữ amoniac, hệ thống an toàn, điều khiển quy trình và yêu cầu vận hành đều phải được xem xét kỹ lưỡng.

Mục tiêu không chỉ đơn thuần là kết hợp hai quy trình mà là xây dựng một hệ thống kiểm soát phát thải phối hợp hơn.

Tương lai của xử lý khí thải công nghiệp

Vai trò của thiết bị môi trường đang thay đổi.

Trước đây, các công ty chủ yếu tập trung vào việc hệ thống có đạt được tiêu chuẩn phát thải hay không.

Ngày nay, họ đặt ra những câu hỏi rộng hơn:

Chi phí vận hành có thể giảm được không?

Dòng chất thải có thể được giảm thiểu tối đa không?

Thiết bị hiện có có thể nâng cấp được không?

Các chất gây ô nhiễm có thể trở thành nguồn tài nguyên không?

Quá trình khử lưu huỳnh bằng amoniac đại diện cho xu hướng thay đổi này.

Bằng cách kết hợp loại bỏ dioxide lưu huỳnh, sử dụng amoniac, thu hồi sản phẩm phụ và khả năng tích hợp với các hệ thống khử nitơ, giải pháp này mở ra một hướng tiếp cận khác đối với kiểm soát phát thải công nghiệp.

Đối với các công ty đang đánh giá các nâng cấp trong tương lai của hệ thống nhà máy điện fgd hoặc các hệ thống kiểm soát ô nhiễm không khí công nghiệp, quá trình chuyển đổi canxi thành amoniac mang đến một góc nhìn mới.

Tuân thủ quy định về môi trường và hiệu suất kinh tế không nhất thiết phải là những mục tiêu đối lập nhau.

Với cách tiếp cận công nghệ phù hợp, hai mục tiêu này có thể hỗ trợ lẫn nhau.