مواد تطبيقات مجمع الغبار

الميزة هي أنه من السهل صيانته، ويمكن تحضير عوامل إزالة الغبار المختلفة لتحقيق تأثيرات إزالة الغبار وإزالة الكبريت (نزع النتروجين) في نفس الوقت. مع تطور تكنولوجيا FRP، تم تغيير أبراج إزالة الكبريت تدريجياً لتصبح مصنوعة من FRP. بالمقارنة مع أبراج إزالة الكبريت من الجرانيت، فإن أبراج إزالة الكبريت FRP لديها تكلفة منخفضة، ومعالجة سهلة، ولا صدأ ولا تعفن، وخفيفة الوزن، لذلك أصبحت اتجاه تطوير أبراج إزالة الكبريت في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ 316L بثلاث مزايا هي مقاومة التآكل، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، والتي تعد أيضًا واحدة من اتجاهات التطوير المهمة لأبراج إزالة الكبريت.

تعد إزالة الكبريت من غاز المداخن (FGD) تقنية مهمة مصممة لإزالة ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) من غازات العادم الناتجة عن العمليات الصناعية، وخاصة احتراق الوقود الأحفوري في محطات الطاقة ومصافي التكرير. يعد SO₂ مساهمًا رئيسيًا في الأمطار الحمضية وأمراض الجهاز التنفسي والتدهور البيئي، مما يجعل أنظمة FGD ضرورية للامتثال للوائح الانبعاثات العالمية والعمليات الصناعية المستدامة. يعود تاريخ مناقشات مجموعة التركيز إلى خمسينيات القرن التاسع عشر، ولكن تسارع اعتمادها على نطاق واسع في أواخر القرن العشرين مع نمو الوعي البيئي. توفر هذه المقالة نظرة عامة تفصيلية على مبادئ وأساليب وتطورات عملية FGD، بما يتماشى مع معايير تحسين محركات البحث الحديثة لمعالجة الاستعلامات الرئيسية مثل "تنقية FGD"، و"الإزالة الرطبة مقابل إزالة الكبريت من الكبريت"، و"تقنية التحكم في SO₂".  

مبادئ مجموعة التركيز  

تعتمد أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن على التفاعلات الكيميائية بين المواد الماصة القلوية وثاني أكسيد الكبريت الحمضي في غاز المداخن. تشمل المواد الماصة الأكثر شيوعًا الحجر الجيري (CaCO₃)، والجير الحي (CaO)، والجير المطفأ (Ca(OH)₂)، وهيدروكسيد المغنيسيوم (MgO)، والأمونيا (NH₃). تعمل هذه المواد على تحييد ثاني أكسيد الكبريت وتحويله إلى مركبات مستقرة مثل الجبس (CaSO₄·2H₂O) أو الكبريت العنصري. يمكن أن تتم العملية عبر الطرق الرطبة أو الجافة أو شبه الجافة، اعتمادًا على حالة المادة الماصة وظروف التفاعل:  

- إزالة الكبريت من غاز الكبريت الرطب: يستخدم الملاط أو المحاليل القلوية (مثل ملاط ​​الحجر الجيري) لامتصاص ثاني أكسيد الكبريت في برج الرش. تحقق هذه الطريقة كفاءة عالية (> 95%) ويتم اعتمادها على نطاق واسع في محطات الطاقة التي تعمل بالفحم.  

- التنظيف الجاف لإزالة الكبريت من غاز المدخنة: يتضمن حقن مواد ماصة جافة (مثل مسحوق الجير) في قنوات المداخن، مما يؤدي إلى إنتاج منتج ثانوي جاف. وعلى الرغم من فعاليته من حيث التكلفة، إلا أنه يتميز بكفاءة أقل (70-90٪).  

- إزالة الكبريت من غاز المدخنة شبه الجاف: يجمع بين حقن المواد الماصة الرطبة واستخلاص المنتجات الثانوية الجافة، مما يحقق التوازن بين الكفاءة والتكلفة.  

تقنيات FGD الرئيسية  

1. طريقة الحجر الجيري-الجبس الرطب: تقنية إزالة الكبريت من غاز الكبريت هي السائدة عالميًا، حيث تمثل أكثر من 85% من المنشآت. يتفاعل ملاط ​​الحجر الجيري مع ثاني أكسيد الكبريت لتكوين الجبس، وهو منتج ثانوي قابل للتسويق لمواد البناء. تشمل المزايا الرئيسية إزالة ثاني أكسيد الكبريت بنسبة عالية (> 95%) والموثوقية، على الرغم من أنها تتطلب إدارة كبيرة للمياه ومياه الصرف الصحي.  

2. امتصاص مجفف الرذاذ (SDA): طريقة شبه جافة حيث يتم تفتيت ملاط ​​الجير إلى غاز المداخن، ثم يتبخر لتكوين مسحوق جاف. يعتبر SDA مناسبًا للوقود منخفض الكبريت والمناطق التي تعاني من ندرة المياه.  

3. الطبقة المميعة الدائرية (CFB) الغسل الجاف: يستخدم الجير المطفأ في مفاعل مميع، مما يحقق كفاءة بنسبة 90-97%. CFB مدمج ومثالي للمشاريع التحديثية.  

4. العمليات التجديدية: مثل نظام ويلمان لورد أو أنظمة الحديد المخلب، والتي تقوم باستخلاص الكبريت أو حامض الكبريتيك لإعادة استخدامه. هذه تقلل من النفايات ولكنها تنطوي على تعقيد تشغيلي أعلى.  

التطبيقات والفوائد البيئية  

يتم نشر مجموعة التركيز على نطاق واسع في:  

- محطات الطاقة التي تعمل بالفحم: أكبر مصدر لانبعاثات ثاني أكسيد الكبريت.  

- الغلايات الصناعية ومحارق النفايات.  

- صناعة النقل البحري: الالتزام بأغطية الكبريت الصادرة عن المنظمة البحرية الدولية.  

من خلال إزالة ثاني أكسيد الكبريت، يعمل FGD على تخفيف المطر الحمضي، ويقلل من تكوين PM2.5، ويمنع المشكلات الصحية مثل الربو. كما تعمل الأنظمة الحديثة أيضًا على إزالة الزئبق والمعادن الثقيلة الأخرى.  

التحديات والابتكارات  

على الرغم من فعاليتها، تواجه مجموعة التركيز تحديات:  

- استهلاك عالي للطاقة: يمكن أن يؤدي التنظيف الرطب للكبريت إلى تقليل كفاءة المصنع بنسبة 1-2%.  

- إدارة المنتجات الثانوية: يجب أن تتوافق جودة الجبس مع معايير السوق، في حين تنتج بعض الطرق نفايات أقل قيمة.  

- البصمة الكربونية: يؤدي تكليس الحجر الجيري وإنتاج المواد الماصة إلى انبعاث ثاني أكسيد الكربون.  

تركز الابتكارات الحديثة على أدوات التحسين (على سبيل المثال، محاكاة Aspen Plus ونمذجة عقود الفروقات) لتعزيز الكفاءة وخفض التكاليف. تتيح الأساليب الناشئة، مثل عملية الحديد المخلب، إمكانية استخلاص الكبريت عالي القيمة، مما يدعم الاقتصاد الدائري.  

الاتجاهات المستقبلية  

تتطور أنظمة FGD لتتكامل مع احتجاز الكربون وتخزينه (CCUS) واستيعاب الوقود المخصب بالهيدروجين. يتم استخدام تقييم دورة الحياة (LCA) بشكل متزايد لتقييم المقايضات البيئية، مما يضمن أن الحلول مثل مياه البحر FGD أو العمليات القائمة على الأمونيا تتماشى مع أهداف إزالة الكربون.