המדריך השלם לדיאלית מודרנית של גזי עיש: טכנולוגיות, מגמות ויישומים תעשייתיים

תקנות איכות האוויר ברחבי העולם הפכו למחמירות יותר ויותר בעשור האחרון, מה שמאלץ תחנות כוח, מפעלי פלדה, יצרני צמנט ומפעלים כימיים לשדרג את מערכות הניקוי של גזי העיש. במרכז של דרישות הסביבה הללו נמצאת דיאלית גזי עיש (FGD) —התהליך החיוני להסרת דו-תחמוצת הגופרית (SO₂) מזרמי הפליטה התעשייתיים.

בעוד התעשיות עוברות לפעולות ירוקות ויעילות יותר, טכנולוגיות FGD ממשיכות להתפתח. מהשיטה המוכרת של אבן גיר-גבס עד גישות חדשות מבוססות אמוניה, כל פתרון מציע יתרונות שונים ביעילות, עלות, יציבות תפעולית ושיחזור מוצר לוואי.

מאמר זה מספק סקירה מקיפה של טכנולוגיות דסולפוריזציה, מנגנוני ליבה, תרחישי יישום וтенденציות תעשייתיות עולמיות — מעוצבים עבור מהנדסים, מנהלי רכש, קבלני EPC וمتמחים בתחום הסביבה המחפשים תובנות אמינות ועדכניות.

1. למה חשוב לדלדן

תחמוצת הגופרית היא מזהם עיקרי הנוצר בעקבות בעירה של דלקים מאובנים, תגובות מתכתורגיות ותהליכים תעשייתיים כבדים. ללא טיפול מתאים, הפליטות של SO₂ תורמות ל:

• גשם חומצי

• יצירת ערפל

• בעיות בריאות נשימתיות חמורות

• חומציות של הקרקע

• נזק לציוד, מבנים ויבולים

תקנות באירופה, המזרח התיכון, דרום מזרח אסיה ובסין דורשות כיום באופן נפוץ כי פליטות SO₂ יגיעו ל-35 מ"ג/נמ³ , מה שמחייב את התקנת מערכות FGD במפעלים רבים.

לקוחות תעשייתיים גם מתמודדים עם לחץ גובר מצד קונים בינלאומיים, משקיעים בתחום ESG והתחייבות לנייטרליות פחמנית, הכול הופכים את בקרת הפליטות לעדיפות אסטרטגית – ולא רק לדרישת תאימות.

2. טכנולוגיות ליבה בשירות הסרת גפרית מאדי ערבוב

שיטות FGD ניתן לחלק באופן כללי ל רטובות, חצי-יבשות ויבשות תהליכים. לכל אחת מהשיטות יש עקרונות כימיים משל עצמה, תנאי פעולה ותעשיות יעד מתאימות.

2.1 הסרת גפרית רטובה באמצעות אבן גיר–גבס (WFGD)

זוהי שיטת ההסרת הגפרית הנפוצה ביותר בתחנות כוח פחמיות וбойילרים תעשייתיים גדולים.

עקרון התהליך:

SO₂ בגז הפליטה מגיב עם חלבון אבן גיר (CaCO₃) ויוצר סולפיט סידן, שמופשר לאחר מכן לאבנית (CaSO₄·2H₂O).

יתרונות מרכזיים:

• יעילות גבוהה ויציבה של הסרת SO₂ (95–99%)

• טכנולוגיה בוגרת ואמינה

• מתאימה למתקנים בקנה מידה גדול

• מוצר לוואי של אבנית ניתן למכירה כחומר בניין

הגבלה:

• צריכת מים גבוהה

• שטח דרוש גדול יותר

• השקעה השקעה ראשונית גבוהה

• דרישות לטיפול בהצטברות שיקועים ושימור צינורות החלבון

למרות החסרונות, שיטת אבן הגיר-אבנית נשארת השיטה הדומיננטית עולמית בתחנות כוח ומערכות בעירה גדולות, בזכות יציבותה והרשומה שלה.

2.2 דילודגנול חנקני (NH₃-FGD)

בשנים האחרונות, דילודגנול על בסיס חומצה חנקנית צבר תנופה חזקה, במיוחד ב מפעלי כימיקלים, מפעלי פלדה, נמסי פירוסיליקון, מתקני קוקס והדקי תעשייה .

עקרון התהליך:

SO₂ מגיב עם אמוניה ויוצר סולפיט/ביסולפיט אמוני, שמוחזר לאחר מכן לייצור סולפט אמוניום .

יתרונות:

• יעילות הסרת SO₂ 97%

• יכולת ספיגת NO₂—דילודגנול ודינתרוגנציה חלקית בו-זמנית

• אי פליטה של שפכים

• תוצר לוואי יקר ערך: גופרית אמונית

• ללא התקעפויות, תפעול פשוט יותר מאשר בשיטת אבן הגבס

אתגרים:

• דורש אספקה יציבה של אמוניה

• בקרת דליפת אמוניה

• דרישות גבוהות יותר לבטיחות ולאוורור

לענפים המחפשים הפחתת הפליטות וכמו כן יעילות בשימוש במשאבים, דילודן אמוניה הופך לעדיפות גוברת.

2.3 דילודן חצי-יבש (SDA) / ממסה ספוגת יבוש

מערכות חצי-יבשות נפוצות ב מפעלי צמנט, מתקני המרה של פסולת לאנרגיה, יחידות כוח קטנות, ו_calibration של ביומסה .

תכונות:

• משתמש בסיד מכובה

• דורש מינימום של מים

• יעילות בינונית להסרת SO₂ (70–90%)

• עלות השקעה נמוכה

• תפעול פשוט ושיקום נמוך

למרות שמערכות חצי-יבשות אינן יכולות להגיע לרמות הפליטה הנמוכות ביותר הנדרשות במדינות מסוימות, הן נותרות פתרון בעל יעילות עלות עבור מתקנים קטנים או ישנים.

2.4 דילודת גופרית יבשה

תהליכים יבשים כוללים הזנת סורבנטים יבשים ישירות לתוך גזי הפליטה. הם משמשים בדרך כלל ל:

• כורים תעשייתיים קטנים

• أفرים לייצור זכוכית

• זרמי עישום עם ריכוזי SO₂ נמוכים

• פרויקטים של שדרוג עם מעט שטח פנוי

המערכות היבשות קומפקטיות וקלות בתזונה, אך יעילותן ומידת השלמת התגובה שלהן נמוכה יותר מאשר במערכות רטובות.

3. כיצד בוחרים טכנולוגיית דילודת גופרית מתאימה

בחירת מערכת FGD מתאימה כוללת הערכת מספר גורמים:

3.1 ריכוז SO₂ ותערובת גזי הפליטה

• SO₂ גבוה + זרימה גדולה → מועדף מערכות רטובות (אֶבֶן חַלְחַל אוֹ אָמִוניָה)

• SO₂ בינוני → חצי-יבש

• SO₂ נמוך → ספיגת יבשה

3.2 משאבי מים ותקנות מקומיות

• אזורים עתירי מחסור במים (המזרח התיכון) יעדיפו מערכת חצי-יבשה

• לדרישות החמות ביותר, נדרשים אמוניה או אבן חלchal-גבס

3.3 יעילות בשימוש במוצר לוואי

• אם למפעל יש קונים לשומרים הסרת גופרית אמוניה הופך ליותר כלכלי

• שווקי הגבס משתנים בין מדינות

3.4 שיקולי CAPEX & OPEX

העלות הכוללת כוללת חשמל, סורבנטים, תחזוקה, כוח אדם, צרכנים וטיפול בגבס או אמון סולפט. כיום רבים מהלקוחות מעדיפים עלות תפעול ארוכת טווח על פני השקעה ראשונית .

4. רכיבים מרכזיים של מערכת FGD יעילה

יחידות דילודן חומצה מודרניות כוללות:

• מגדל hấpציה או מאסף

• מערכת הכנת הלוט

• ציוד אויר חמצון

• מחזירי ערימה

• משאבות הזרמה

• מערכות לטיפול במוצרי לוואי (גבס, אמון סולפט)

• מערכות ייבוש ואריזה (לפתרונות מבוססי אמוניה)

• אוטומציה ומעקב מקוון

האמינות הגבוהה של המוסף, משאבות ומפרידי הערפל קובעת ישירות את ביצועי הסרת SO₂.

5. מגמות עולמיות בטכנולוגיה של דסולפיזציה

5.1 המעבר ל-FGD מבוסס החזרת משאבים

משלחות וממשלות דורשות ביתר שאת פתרונות כלכלה מחזורית. מערכות מבוססות אמוניה מתאימות היטב לכיוון זה, ומייצרות אמון סולפט ברמת שמן במקום גבס זבל

5.2 מערכות היברידיות וממויינות נוספות

מערכת FGD ממוזגת כעת לעיתים קרובות עם:

• הסרת חומרים חנקתיים באמצעות SCR/SNCR

• הסרת אבק

• בקרת זיהום רחבה-פס

• טיפול ב-VOCs

מערכות מודרניות מאופטמיזות כדי להשיג פליטות אולטרה נמוכות בתהליך משולב יחיד .

5.3 דיגיטליזציה ובקרה חכמה

ניטור מבוסס בינה מלאכותית, אופטימיזציה של שיעורי הזנת pH/אמוניה, וחיזוי סקלה אוטומטי הופכים לסטנדרט במתקנים מתקדמים.

5.4 התפשטות בשווקים עליונים

מדינות במזרח התיכון, דרום شرق אסיה, אפריקה ודרום אמריקה מעדכנות במהירות את הסטנדרטים הסביבתיים. צמיחה בביקוש חזקה במיוחד ב:

• ערב הסעודית

• איחוד האמירויות הערביות

• אינדונזיה

• וייטנאם

• הודו

• קזחסטן

עבור קבלני EPC וספקים של ציוד, אזוריים אלו מייצגים הזדמנויות שוק גדולות.

6. יישומי מקרה: בהן FGD יוצר את ההשפעה הגדולה ביותר

6.1 תחנות כוח פחמיות

עדיין הבסיס הגדול ביותר להתקנות ברחבי העולם, לרוב משתמשות במערכות אבן גיר-גבס או אמוניה כדי להשיג עמידה בהפלטת זерואת נמוכה במיוחד.

6.2 מפעלי פלט-סיליקון ומתכות

גז העשן לעתים קרובות מכיל SO₂ גבוה וחלקיקים. הסרת גופרית באמוניה בצמד עם הסרת אבק יעילה במיוחד.

6.3 תעשיית הקוקס וכימיקלים מפחם

סביבות עשירות באמוניה ועומסי SO₂ משתנים הופכים את FGD באמוניה מתאים במיוחד.

6.4 מפעלי סימנט ולפינוי שפכים לאנרגיה

מערכות חצי יבשות ויבשות דומיננטיות עקב מגבלות בשטח וזמינות מים מוגבלת.

7. תחזית עתידית: לקראת בעירה ללא פליטות

ככל שהעולם התעשייתי מתקדם לעבר ניטרליות פחמן, טכנולוגיית הסרת גפרית מהעישן תמשיך להתפתח לכיוון:

• אפס פסולת מים

• צריכת אנרגיה נמוכה יותר

• ערך גבוה יותר של תוצר לוואי

• בקרת תהליך מלאה באמצעות דיגיטל

• שילוב עם לכידת CO₂

סילוק גפרית מהגזים (FGD) נשאר אחת הטכנולוגיות הסביבתיות החשובות ביותר לתעשייה כבדה, ותפקידו רק יגדל ככל שתקנות איכות האוויר מחמירות ברחבי העולם.

סיכום

סילוק גפרית מהגזים כבר אינו רק דרישה סביבתית – אלא השקעה ארוכת טווח בפעילות תעשייתית ברת קיימא ותחרותית. הבחירה של מפעל בסילוק גפרית מבוסס אבן גיר וגבס, אמוניה, חצי יבש או יבש, תלויה בדרישות הפליטות, התקנות המקומיות, עלויות הפעלה וערך התוצר המשני.

עבור חברות המבקשות להקטין את הפליטות לרמה נמוכה ביותר ולהפיק תועלת כלכלית, מערכות סילוק גפרית מודרניות מבוססות אמוניה ומערכות משולבות לבקרת מולטיפל זיהום מייצגות את הכיוון החדש של הענף.