अमोनिया-आधारित डीसल्फराइज़ेशन आधुनिक विद्युत संयंत्रों के लिए एक वरीयता वाला समाधान बन रहा है

अति-न्यून उत्सर्जन प्राप्त करने के लिए बिजली संयंत्रों पर बढ़ता दबाव

पिछले दशक में, वैश्विक बाज़ारों में बिजली संयंत्रों के उत्सर्जन को नियंत्रित करने वाले पर्यावरणीय नियमों में काफी कड़ाई आई है। कोयला-चालित बिजली संयंत्र, औद्योगिक बॉयलर और कैप्टिव पावर यूनिट्स को अब गंधक डाइऑक्साइड (SO₂) की उत्सर्जन सीमाओं के सख्त नियमों का पालन करना आवश्यक है, जो अक्सर 35 मिग्रा/Nm³ से कम है और कुछ क्षेत्रों में तो इससे भी कम है।

परिणामस्वरूप, धुएँ के गैस विषाक्तीकरण (FGD) प्रणालियाँ वैकल्पिक पर्यावरणीय सुविधाओं से बदलकर बिजली संयंत्रों के डिज़ाइन और दीर्घकालिक संचालन रणनीतियों के मुख्य घटकों के रूप में परिवर्तित हो गई हैं। आज विषाक्तीकरण प्रौद्योगिकी का चयन केवल अनुपालन आवश्यकताओं द्वारा ही निर्धारित नहीं किया जाता, बल्कि संचालन स्थिरता, जीवन चक्र लागत, ऊर्जा दक्षता और उप-उत्पाद प्रबंधन .

उपलब्ध तकनीकी मार्गों में से, अमोनिया-आधारित विषाक्तीकरण बिजली संयंत्रों द्वारा पर्यावरणीय प्रदर्शन और आर्थिक स्थिरता को संतुलित करने वाले समाधानों की खोज के साथ पुनः ध्यान आकर्षित कर रहा है।

बिजली संयंत्रों में धुएँ की गैस की विशेषताएँ और उनका प्रौद्योगिकी चयन पर प्रभाव

बिजली संयंत्रों की धुएँ की गैस चुनौतियों के एक अद्वितीय संयोजन को प्रस्तुत करती है। बड़ी गैस मात्रा, भार की उतार-चढ़ाव की स्थितियाँ, ईंधन में सल्फर की मात्रा में परिवर्तन और निरंतर, स्थिर संचालन की आवश्यकता — ये सभी विषाक्तीकरण प्रणालियों पर उच्च मांग लगाती हैं।

प्रायः कोयला-आधारित बिजली संयंत्रों की धुएँ की गैस की विशेषताएँ:

• उच्च प्रवाह दरें और निरंतर संचालन

• SO₂ की सांद्रता जो ईंधन की गुणवत्ता और भार के साथ परिवर्तित होती है

• सूक्ष्म कणिका द्रव्य और अम्लीय घटक

• इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रीसिपिटेटर्स (ESP), चयनात्मक उत्प्रेरक कमी (SCR) प्रणालियों और चिमनियों जैसे नीचले स्तर के उपकरणों के साथ दृढ़ संबंध

इन परिस्थितियों में, डीसल्फराइज़ेशन प्रणालियों को निम्नलिखित की आपूर्ति करनी आवश्यक है उच्च दक्षता, बिना कार्यात्मक जोखिमों के , अत्यधिक ऊर्जा खपत, या द्वितीयक प्रदूषण के।

पारंपरिक चूना-जिप्सम एफजीडी (FGD) प्रौद्योगिकी का लंबे समय से बाजार में प्रभुत्व रहा है, क्योंकि यह परिपक्व और सिद्ध प्रदर्शन वाली है। हालाँकि, इसकी सीमाएँ—जैसे उच्च सहायक शक्ति खपत, बड़ा प्रणाली आकार, स्केलिंग का जोखिम और जिप्सम निपटान का दबाव—ने कई संचालकों को पुनर्विचार करने के लिए प्रेरित किया है, विशेष रूप से रीट्रॉफिट परियोजनाओं या लंबी अवधि के लागत अनुकूलन की खोज कर रहे संयंत्रों के लिए वैकल्पिक प्रौद्योगिकियों का।

अमोनिया-आधारित डीसल्फराइज़ेशन के मूल सिद्धांत

अमोनिया-आधारित डीसल्फराइज़ेशन में अमोनिया या अमोनिया जल का उपयोग अवशोषक के रूप में किया जाता है, जो धुएँ के गैस में मौजूद सल्फर डाइऑक्साइड के साथ अभिक्रिया करता है। अमोनिया की उच्च रासायनिक क्रियाशीलता के कारण, अवशोषण प्रक्रिया तीव्र गति से आगे बढ़ती है, भले ही द्रव-से-गैस अनुपात तुलनात्मक रूप से कम हो।

मुख्य अभिक्रिया सल्फर डाइऑक्साइड को अमोनियम सल्फेट में परिवर्तित करती है, जो एक स्थिर और व्यावसायिक रूप से मूल्यवान यौगिक है जिसका उपयोग उर्वरक के रूप में व्यापक रूप से किया जाता है। कैल्शियम-आधारित प्रणालियों के विपरीत, इस प्रक्रिया से ठोस अपशिष्ट की बड़ी मात्रा उत्पन्न नहीं होती है जिसका निपटान या दीर्घकालिक भंडारण करने की आवश्यकता होती है।

रासायनिक और प्रक्रिया के दृष्टिकोण से, अमोनिया-आधारित डीसल्फराइज़ेशन निम्नलिखित लाभ प्रदान करता है:

• त्वरित अभिक्रिया गतिकी

• उच्च SO₂ निष्कर्षण दक्षता

• न्यूनतम स्केलिंग प्रवृत्ति

• शुद्ध द्रव-चरण अभिक्रिया पथ

ये विशेषताएँ इसे कठोर उत्सर्जन सीमाओं के तहत संचालित होने वाले बड़ी क्षमता वाले ऊर्जा संयंत्रों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती हैं।

परिवर्तनशील संचालन स्थितियों के तहत उच्च डीसल्फराइज़ेशन दक्षता

अमोनिया-आधारित डीसल्फराइज़ेशन का सबसे आकर्षक लाभों में से एक यह है कि यह बनाए रखने की क्षमता रखता है व्यापक ऑपरेटिंग लोड श्रेणी में स्थिर निकास दक्षता आधुनिक बिजली प्रणालियों में, नवीकरणीय ऊर्जा के एकीकरण के कारण आमतौर पर होने वाले भार में उतार-चढ़ाव पर्यावरण नियंत्रण उपकरणों पर अतिरिक्त दबाव डालते हैं।

अमोनिया-आधारित FGD प्रणालियाँ लगातार प्राप्त कर सकती हैं SO₂ निकास दक्षता 95–99% , यहाँ तक कि तीव्र भार परिवर्तनों के दौरान भी। यह स्थिरता वास्तविक समय में उत्सर्जन निगरानी वाले शुल्कों के अधीन संचालित होने वाले बिजली संयंत्रों के लिए आवश्यक है, जहाँ अल्पकालिक अतिक्रमण के कारण दंड या बाध्य भार कमी का प्रावधान हो सकता है।

अमोनिया की मात्रा का सटीक नियंत्रण ऑपरेटरों को इनलेट सल्फर सांद्रता में परिवर्तनों के प्रति त्वरित प्रतिक्रिया करने की अनुमति देता है, जिससे अत्यधिक अभिकर्मक खपत के बिना अनुपालन सुनिश्चित होता है।

ऊर्जा खपत और सहायक शक्ति के लाभ

सहायक शक्ति की खपत बिजली संयंत्रों की पर्यावरणीय प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण मूल्यांकन कारक बन गई है। पंप, फैन और स्लरी संचारण प्रणालियाँ विशेष रूप से बड़ी इकाइयों में शुद्ध संयंत्र दक्षता को काफी प्रभावित कर सकती हैं।

चूना पत्थर-आधारित FGD की तुलना में, अमोनिया-आधारित प्रणालियाँ आमतौर पर निम्नलिखित स्थितियों में संचालित होती हैं:

• कम द्रव संचारण दरें

• अवशोषक दाब में कमी

• छोटे संचारण पंप

• अनुकूलित स्प्रे और गैस-द्रव संपर्क डिज़ाइन

ये कारक योगदान देते हैं: सहायक उपकरणों के लिए कम विद्युत खपत , जिससे मापने योग्य दीर्घकालिक ऊर्जा बचत प्राप्त होती है। एक ताप विद्युत संयंत्र के संचालन काल के दौरान, कम सहायक शक्ति का प्रत्यक्ष रूप से शुद्ध दक्षता में सुधार और कम संचालन लागत में अनुवादित होता है।

प्रतिस्पर्धी विद्युत बाज़ारों या क्षमता-आधारित प्रतिफल तंत्र के अधीन संचालित संयंत्रों के लिए, यह लाभ समग्र लाभप्रदता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकता है।

उत्पादन उप-उत्पाद का उपयोग और परिपत्र अर्थव्यवस्था के लाभ

अमोनिया-आधारित डीसल्फराइज़ेशन और पारंपरिक कैल्शियम-आधारित प्रक्रियाओं के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर उप-उत्पाद प्रबंधन में निहित है।

जबकि चूनापत्थर-जिप्सम FGD जिप्सम उत्पन्न करता है, जिसके लिए बाज़ार में अतिसंतृप्ति या निपटान की चुनौतियाँ हो सकती हैं, अमोनिया-आधारित डीसल्फराइज़ेशन सल्फर डाइऑक्साइड को एमोनियम सल्फेट में परिवर्तित करता है, जो एक व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त कृषि उर्वरक है।

प्रदूषकों का उपयोगी उत्पादों में रूपांतरण परिचक्रीय अर्थव्यवस्था के सिद्धांतों का समर्थन करता है और निम्नलिखित के लिए अवसर पैदा करता है:

• अतिरिक्त राजस्व स्रोत

• अपशिष्ट निपटान लागत में कमी

• परियोजना के वित्तीय प्रदर्शन में सुधार

जहाँ कृषि उर्वरक के स्थापित बाज़ार मौजूद हैं, अमोनियम सल्फेट उप-उत्पाद के उपयोग से डीसल्फराइज़ेशन के संचालन व्यय का काफी हिस्सा पूरा किया जा सकता है, जिससे पर्यावरणीय अनुपालन आंशिक रूप से आत्म-संचालित प्रक्रिया में परिवर्तित हो जाता है।

ऐतिहासिक चिंताओं का समाधान: अमोनिया स्लिप और एरोसॉल निर्माण

ऐतिहासिक रूप से, अमोनिया-आधारित डीसल्फराइजेशन को अमोनिया स्लिप और सल्फेट एरोसोल के निर्माण के बारे में चिंताओं के कारण संदेह के विषय के रूप में देखा गया था, जिससे दृश्यमान धुंधलापन या द्वितीयक प्रदूषण हो सकता था।

आधुनिक अमोनिया-आधारित डीसल्फराइजेशन प्रौद्योगिकियों ने इन मुद्दों को मौलिक रूप से निम्नलिखित के माध्यम से संबोधित किया है:

• बहु-चरणीय गैस–द्रव पृथक्करण डिज़ाइन

• उन्नत धुंध निष्कर्षण प्रणालियाँ

• सटीक अमोनिया इंजेक्शन और प्रतिपुष्टि नियंत्रण

• अनुकूलित अवशोषक आंतरिक संरचनाएँ

परिणामस्वरूप, आधुनिक प्रणालियाँ प्राप्त कर सकती हैं नियामक दिशानिर्देशों की तुलना में काफी कम अमोनिया स्लिप स्तर , जो अक्सर शून्य-उत्सर्जन के निकट पहुँच जाते हैं। एरोसोल से संबंधित 'सफेद धुंधलापन' के घटना का उन्मूलन ने जन स्वीकृति और पर्यावरणीय प्रदर्शन को और अधिक बेहतर बना दिया है।

ये उन्नतियाँ अमोनिया-आधारित डीसल्फराइजेशन को एक स्वच्छ और विश्वसनीय प्रौद्योगिकी के रूप में पुनः परिभाषित कर चुकी हैं, न कि एक विशिष्ट या उच्च-जोखिम विकल्प के रूप में।

डीनाइट्रिफिकेशन और समग्र फ्लू गैस उपचार प्रणालियों के साथ एकीकरण

आधुनिक बिजली संयंत्रों में, डिसल्फराइज़ेशन अकेले नहीं चलता है। अति-निम्न उत्सर्जन लक्ष्यों की प्राप्ति के लिए कण नियंत्रण प्रणालियों और डीनाइट्रिफिकेशन इकाइयों के साथ प्रभावी एकीकरण आवश्यक है।

अमोनिया-आधारित डिसल्फराइज़ेशन प्रणालियाँ निम्नलिखित कारणों से डाउनस्ट्रीम SCR या SNCR प्रक्रियाओं के लिए अनुकूल परिस्थितियाँ प्रदान करती हैं:

• फ्लू गैस के तापमान और आर्द्रता को स्थिर करना

• अम्ल गैस उतार-चढ़ाव को कम करना

• प्रणालियों भर में अमोनिया प्रबंधन को अनुकूलित करने की अनुमति देना

एकीकृत प्रणाली डिज़ाइन में, समन्वित अमोनिया नियंत्रण रणनीतियाँ कुल अभिकर्मक खपत को कम कर सकती हैं और विशेष रूप से अति-निम्न उत्सर्जन रिट्रोफिट परियोजनाओं में संयंत्र की समग्र दक्षता में सुधार कर सकती हैं।

नए निर्माण और रिट्रोफिट परियोजनाओं के लिए उपयुक्तता

अमोनिया-आधारित डिसल्फराइज़ेशन नए बिजली संयंत्र निर्माण के साथ-साथ मौजूदा इकाइयों के रिट्रोफिट दोनों के लिए लागू है। इसकी संक्षिप्त व्यवस्था और लचीली कॉन्फ़िगरेशन इसे सीमित स्थान या संरचनात्मक बाधाओं वाले स्थलों के लिए विशेष रूप से आकर्षक बनाती है।

रीट्रोफिट परियोजनाओं के लिए, लाभ इनमें शामिल हैं:

• सिविल संशोधन आवश्यकताओं में कमी

• स्थापना के समयसूची में कमी

• चल रहे संचालन में न्यूनतम व्यवधान

ये कारक विशेष रूप से उन पुराने बिजली संयंत्रों के लिए महत्वपूर्ण हैं, जो पर्यावरणीय मानकों के अद्यतन संस्करणों को पूरा करते हुए अपने संचालन के जीवनकाल को बढ़ाने का प्रयास कर रहे हैं।

दीर्घकालिक विश्वसनीयता और जीवन चक्र लागत का विचार

प्रारंभिक पूंजी निवेश के अतिरिक्त, बिजली संयंत्र संचालक तकनीकों का मूल्यांकन अब अधिकांशतः कुल स्वामित्व लागत (TCO) के आधार पर कर रहे हैं। अमोनिया-आधारित डीसल्फराइज़ेशन प्रणालियाँ इस संदर्भ में निम्नलिखित कारणों से मजबूत प्रदर्शन दर्शाती हैं:

• कम रखरखाव आवश्यकताएँ

• स्केलिंग और फौलिंग के जोखिम में कमी

• दीर्घकालिक स्थिर प्रदर्शन

• भराव सामग्री की भविष्यवाणि योग्य खपत

कई दशकों की संचालन अवधि के दौरान, ये कारक सिस्टम उपलब्धता में वृद्धि और संचयी संचालन लागत में कमी के लिए योगदान देते हैं, जिससे अमोनिया-आधारित समाधानों की आर्थिक व्यवहार्यता को मजबूती मिलती है।

भविष्य-उन्मुख बिजली संयंत्रों के लिए एक रणनीतिक विकल्प

जब बिजली संयंत्र पर्यावरणीय अनुपालन और आर्थिक स्थिरता की दोहरी चुनौती का सामना कर रहे होते हैं, तो अमोनिया-आधारित डीसल्फराइज़ेशन निम्नलिखित का एक आकर्षक संयोजन प्रदान करता है: उच्च दक्षता, ऊर्जा बचत, उप-उत्पाद के उपयोग और संचालन विश्वसनीयता .

तकनीकी उन्नतियों के कारण पारंपरिक दोषों को समाप्त कर दिया गया है, जिससे अमोनिया-आधारित FGD एक परिपक्व, सिद्ध समाधान में विकसित हो गया है, जो संयंत्र के प्रदर्शन को प्रभावित किए बिना अति-न्यून उत्सर्जन लक्ष्यों के समर्थन के लिए सक्षम है।

उत्सर्जन नियंत्रण के लिए भविष्य-दृष्टि वाले दृष्टिकोण की तलाश कर रहे बिजली संयंत्र संचालकों के लिए, अमोनिया-आधारित डीसल्फराइज़ेशन केवल अनुपालन का एक उपकरण नहीं, बल्कि दीर्घकालिक संचालन सुदृढीकरण में एक रणनीतिक निवेश का प्रतिनिधित्व करता है।