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Pour les nouvelles centrales électriques au charbon, plusieurs technologies de désulfuration des gaz de fumée (FGD) et dénitrification (DeNOx) sont disponibles. Chaque option diffère par ses principes réactionnels, son efficacité, l'ampleur de l'investissement, la stabilité de fonctionnement et la valorisation des sous-produits. Le choix de la bonne combinaison est essentiel pour atteindre des émissions ultra-basses tout en maintenant des coûts d'exploitation raisonnables.
Ci-dessous un aperçu des technologies les plus largement utilisées, accompagné d'applications industrielles pratiques.
Technologies de désulfuration
1. Désulfuration humide au calcaire–gypse (WFGD)
Le procédé au calcaire–gypse est actuellement la technologie de désulfuration humide (FGD) la plus largement utilisée dans le monde. Du calcaire finement broyé est mélangé à de l'eau pour former une boue, qui est pulvérisée dans une tour d'absorption. Le SO₂ des gaz de combustion réagit avec la boue pour former du sulfite de calcium, qui est ensuite oxydé en cristaux de gypse.
Caractéristiques principales :
Efficacité de désulfuration supérieure à 95%
Technologie mature, fiable et adaptée aux grandes unités de production
Le sous-produit gypse peut être réutilisé dans les matériaux de construction
Système complexe, avec un CAPEX et un OPEX plus élevés par rapport aux solutions sèches
Un cas représentatif est le projet de désulfuration et de dénitrification réalisé par Je suis un homme. Environnemental pour la centrale électrique Chang’an–Yiyang du groupe Shaanxi Coal. Avec une puissance installée totale de 3,86 GW, il s'agit de la plus grande centrale thermique à charbon de la province du Hunan.
2. Désulfuration à base d'ammoniac
La méthode à l'ammoniac utilise de l'ammoniaque aqueux comme agent d'absorption. Le SO₂ réagit avec l'ammoniac pour former du sulfite d'ammonium et du bisulfite d'ammonium, qui sont ensuite oxydés et transformés afin de produire engrais au sulfate d'ammonium .
Avantages :
Désulfuration l'efficacité atteint 95–99%
Cinétique de réaction rapide
Le sous-produit, le sulfate d'ammonium, a une valeur économique élevée
Pas d'eaux usées ni de déchets solides secondaires
Défis :
Sensibilité accrue à la corrosion des équipements
Coûts opérationnels plus élevés
Nécessite un approvisionnement stable en ammoniac et des filières de consommation en aval pour les engrais
MirShine Environmental a développé un procédé avancé de désulfuration par séparation étagée à base d'ammoniac , résolvant ainsi des problèmes industriels persistants tels que la formation d'aérosols et les fuites d'ammoniac. Cette technologie intègre la désulfuration et l'élimination des poussières tout en réduisant considérablement la consommation d'énergie. Elle a été mise en œuvre dans plusieurs secteurs, offrant des avantages environnementaux et économiques significatifs.
Technologies de dénitrification
1. Réduction catalytique sélective (SCR)
La SCR est la technologie DeNOx la plus mature et la plus efficace pour les chaudières industrielles. L'ammoniac est injecté dans les gaz d'échappement à 280–420°C en présence d'un catalyseur, transformant les NOₓ en azote et en eau.
Points forts :
Efficacité de réduction des NOₓ de 80–90%
Performance éprouvée dans les centrales électriques de grande échelle
Fonctionnement stable à long terme
Considérations :
Coût élevé du catalyseur
La pollution et la désactivation du catalyseur doivent être gérées
Besoins en Entretien Plus Élevés
La SCR est généralement le choix standard pour les installations visant des émissions ultra-faibles de NOₓ.
2. Réduction Sélective Non Catalytique (SNCR)
Le SNCR injecte de l'ammoniac ou de l'urée directement dans la zone du chaudière dont la température se situe entre 850 et 1100 °C. Le réactif se décompose en NH₃, qui réagit avec les NOₓ.
Avantages :
Configuration simple et coût d'investissement faible
Pas de catalyseur requis
Limitations :
Efficacité de retrait plus faible ( 30–60%)
Fenêtre de température stricte
Glissement d'ammoniac plus élevé
Plus adapté aux petites unités ou aux régions ayant des exigences modérées en matière d'émissions
3. Procédé hybride SNCR + SCR
Dans cette approche combinée, la SNCR élimine une partie des NOₓ dans le four. Les NOₓ restants sont traités dans un réacteur SCR en aval. Le glissement d'ammoniac provenant de la SNCR peut également être utilisé par l'unité SCR.
Avantages :
Haute efficacité globale de dénitrification
Volume de catalyseur réduit et investissement SCR moindre
Particulièrement adapté aux installations visant à respecter les normes sur les NOₓ à coût optimisé
Innovation industrielle : le traitement FGD avancé à base d'ammoniac de MirShine Environmental
MirShine Environmental a fait évoluer sa technologie de désulfuration à base d'ammoniac à travers sept générations de mises à niveau. Les réalisations clés incluent :
Glissement d'ammoniac quasi nul
Suppression complète de la formation d'aérosols
Intégration de la désulfuration à base d'ammoniac et de l'élimination des poussières
Co-production de engrais composés organiques de sulfate d'ammonium
La solution permet non seulement des émissions ultra-faibles, mais offre également des sources de revenus supplémentaires pour les exploitants d'installations. De nombreuses entreprises ayant adopté cette technologie ont ainsi atteint la conformité environnementale tout en réalisant des gains économiques inattendus.
Conclusion
Les centrales électriques disposent aujourd'hui d'un large éventail de technologies de DFG et de dénitrification parmi lesquelles choisir, chacune offrant des avantages spécifiques selon la taille de l'unité, la qualité du charbon, les exigences en matière d'émissions et les contraintes de coût. La DFG au calcaire–gypse humide reste la méthode dominante de désulfuration, tandis que la technologie à base d'ammoniac gagne en popularité grâce à son efficacité élevée et à ses sous-produits valorisables. En matière de dénitrification, la SCR continue d'être la référence pour les applications hautes performances.
Grâce à une innovation continue—comme la technologie révolutionnaire de DFG à base d'ammoniac développée par Shandong Mingsheng Environmental—les centrales électriques peuvent atteindre des émissions ultra-faibles tout en améliorant leur performance économique à long terme.