فناوری‌های حذف گوگرد و نیتروژن از گاز دودکش برای بویلرهای نیروگاهی

برای نیروگاه‌های حرارتی جدید سوزاننده زغال‌سنگ، فناوری‌های متعددی برای حذف گوگرد از گازهای دودکش (FGD) و نیترات زدایی (DeNOx) در دسترس هستند. هر یک از این گزینه‌ها از نظر اصول واکنش، بازده، مقیاس سرمایه‌گذاری، پایداری عملیاتی و استفاده از محصولات جانبی متفاوت هستند. انتخاب ترکیب مناسب برای دستیابی به انتشارات بسیار پایین در کنار حفظ هزینه‌های عملیاتی معقول ضروری است.

در زیر مروری بر فناوری‌های پرکاربرد موجود، همراه با کاربردهای عملی در صنعت ارائه شده است.

فناوری‌های داودکنندگی

1. دفع گوگرد به‌روش سنگ آهک–گچ (WFGD)

فرآیند سنگ آهک–گچ در حال حاضر رایج‌ترین فناوری دفع گوگرد مرطوب (FGD) در سطح جهان است. سنگ آهک خردشده به‌خوبی با آب مخلوط شده و به‌صورت سوسپانسیون تهیه می‌شود و سپس در برج جذب پاشیده می‌شود. دی‌اکسید گوگرد (SO₂) موجود در گازهای دودکش با این سوسپانسیون واکنش داده و سولفیت کلسیم تشکیل می‌دهد که بعداً اکسید شده و به بلورهای گچ تبدیل می‌شود.

ویژگی‌های کلیدی:

کارایی دفع گوگرد بالاتر از 95%

بالغ، قابل اعتماد و مناسب برای واحدهای بزرگ نیروگاهی

محصول جانبی گچ قابل استفاده مجدد در مواد ساختمانی است

پیچیدگی بالای سیستم، همراه با سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX) و هزینه‌های عملیاتی (OPEX) بالاتر نسبت به گزینه‌های خشک

یک مورد نماینده، پروژه دفع گوگرد و دئنوتروژن است که توسط MirShine محیطی برای نیروگاه حرارتی چانگآن-یییانگ گروه زغال‌سنگی شائانشی انجام شده است. این نیروگاه با ظرفیت نصب‌شده کل 3.86 گیگاوات، بزرگ‌ترین نیروگاه حرارتی زغال‌سنگی در استان هونان محسوب می‌شود.

2. دفع گوگرد مبتنی بر آمونیاک

روش آمونیاک از آب آمونیاک به عنوان جاذب استفاده می‌کند. دی‌اکسید گوگرد با آمونیاک واکنش داده و سولفیت آمونیوم و بی‌سولفیت آمونیوم را تشکیل می‌دهد که در ادامه اکسید شده و پردازش می‌شوند تا تولید کننده کود سولفات آمونیوم .

مزایا:

حذف زغال‌سنگ بازدهی به 95–99%

سرعت بالای سینتیک واکنش

محصول جانبی سولفات آمونیوم ارزش اقتصادی بالایی دارد

عدم تولید پساب و ضایعات جامد ثانویه

چالش‌ها:

حساسیت بیشتر به خوردگی تجهیزات

هزینه‌های عملیاتی بالاتر

نیازمند تأمین پایدار آمونیاک و کانال‌های مصرف کود در مراحل بعدی است

شرکت محیط زیست میرشاین یک فرآیند پیشرفته جذب گوگرد مبتنی بر آمونیاک با جداسازی مرحله‌ای توسعه داده است advanced staged separation ammonia-based FGD process ، حل مشکلات طولانی مدت صنعت مانند تشکیل هوافشان و اسلیپ آمونیاک. این فناوری از سولفوریزه کردن و حذف گرد و غبار در حالی که مصرف انرژی را به طور قابل توجهی کاهش می دهد، ادغام می کند. این روش در بخش های مختلف مورد استفاده قرار گرفته و مزایای قابل توجهی برای محیط زیست و اقتصاد دارد.

تکنولوژی های دنیترفیکیشن

۱. کاهش کاتالیزمی انتخابی (SCR)

SCR بالغ ترین و موثرترین تکنولوژی DeNOx برای دیگ های کاربردی است. آمونیاگ در گاز دود در ۲۸۰۴۲۰°C در حضور یک کاتالیزور، تبدیل NOx به نیتروژن و آب.

نکات برجسته:

بهره وری از حذف NOx 80–90%

عملکرد اثبات شده در نیروگاه های بزرگ

عملکرد پایدار در دراز مدت

نکات مهم:

هزینه کاتالیزور بالاست

مسمومیت کاتالیزور و غیر فعال شدن آن باید کنترل شود.

نیاز به نگهداری بیشتر

SCR معمولا انتخاب استاندارد برای نیروگاه هایی است که هدف آنها انتشار بسیار کم NOx است.

۲. کاهش انتخابی غیر کاتالیز (SNCR)

SNCR آمونیاک یا اوره را مستقیماً در منطقه دمای دیگ 850-1100 درجه سانتیگراد تزریق می کند. واکنشگر به NH3 تجزیه می شود که با NOx واکنش نشان می دهد.

مزایا:

پیکربندی ساده و هزینه سرمایه گذاری کم

هیچ کاتالیزوری لازم نیست

محدودیت‌ها:

بهره وری پایین تر از حذف ( 30–60%)

پنجره ی سخت گرما

نشت آمونیاک بالاتر

مناسب تر برای واحدهای کوچکتر یا مناطق با نیازهای متوسط انتشار

۳. فرآیند SNCR + SCR ترکیبی

در این روش ترکیبی، SNCR بخشی از NOx را در کوره حذف می کند. NOx باقی مانده در یک راکتور SCR در جریان پایین درمان می شود. از اس امونیاک از SNCR نیز می توان توسط واحد SCR استفاده کرد.

مزایا:

بهره وری بالا از DeNOx

حجم کاتالیزور کاهش یافته و سرمایه گذاری SCR کمتر

مناسب برای کارخانه هایی که هدف آنها رعایت استانداردهای NOx با هزینه بهینه است

نوآوری صنعت: MirShine محیط زیست پیشرفته آمونیا مبتنی بر FGD

شرکت "ميرشين انوائرننتال" از طريق هفت نسل ارتقاء، تکنولوژی پاک کردن سولفور از آمونيا را تکرار کرده است. دستاوردهای کلیدی عبارتند از:

نزديک به صفر امونيا

سرکوب کامل تشکیل اسپری

از بین بردن سولفوری بر اساس آمونیاک و پاکسازی گرد و غبار

تولید مشترک مواد معدنی مرکب آلی سولفات آمونیوم

این راه حل نه تنها باعث می شود انتشار بسیار کم باشد بلکه همچنین جریان درآمد اضافی را برای اپراتورهای نیروگاه فراهم می کند. بسیاری از شرکت هایی که این تکنولوژی را به کار گرفته اند هم از نظر محیط زیست رعایت کرده اند و هم از نظر اقتصادی سود غیر منتظره ای کسب کرده اند.

نتیجه‌گیری

نیروگاه های برق امروزه طیف گسترده ای از فن آوری های FGD و DeNOx را برای انتخاب دارند، هر کدام قدرت های مختلفی را بسته به اندازه واحد، کیفیت زغال سنگ، الزامات انتشار و محدودیت های هزینه ارائه می دهند. FGD گچ مرطوبگیپس همچنان روش غالب ازولفوریزه شدن است، در حالی که فناوری مبتنی بر آمونیاک به دلیل کارایی بالا و محصولات جانبی ارزشمند خود در حال افزایش است. در سمت دنیترفیکیشن، SCR همچنان استاندارد برای برنامه های کاربردی با عملکرد بالا است.

با نوآوری مداوممانند FGD مبتنی بر آمونیاک که توسط Shandong Mingsheng Environmental توسعه یافته است، نیروگاه های انرژی می توانند در حالی که عملکرد اقتصادی بلند مدت را بهبود می بخشند، انتشار بسیار پایین را به دست آورند.