מדוע דחיסת גז נדיף מבוססת אמוניה היא בחירה חזקה עבור תחנות כוח פחמיות

הקדמה

תחנות כוח פחמיות ממשיכות להיות חלק בלתי נפרד ממיזוג האנרגיה הגלובלי, במיוחד בכלכלות מתפתחות שבהן חשמל בסיסי מהימן קריטי לצמיחה תעשייתית ולבטחון אנרגטי. עם זאת, מתקנים אלו הם גם אחד המקורות הגדולים ביותר של פליטות דו-תחמוצת הגופרית (SO₂), אשר תורמות לגשם חומצי, לזיהום חלקיקים ולבעיות באיכות האוויר האזורית.

בתגובה, התקנות הסביבתיות ברחבי העולם נעשו מחמירות יותר ויותר. תחנות כוח נאלצות כיום לאמץ מערכות יעילות לסילוף גז מפלט (FGD) המסוגלות להשיג סטנדרטים של פליטה נמוכה מאוד תוך שמירה על פעילות יציבה של התחנה ועל עלויות תפעול סבירות.

מבין הטכנולוגיות הזמינות, סילוף גז המפלט על בסיס אמוניה זכה לתשומת לב הולכת וגוברת בשל יעילות הסילוף הגבוהה שלו, השבתת התוצר הלוואי והיתרונות הכלכליים הפוטנציאליים.

הבנת סילוף על בסיס אמוניה

סילוף גז המפלט על בסיס אמוניה (המכונה לעיתים קרובות אמוניה FGD) משתמשת באמוניה או בפתרון אמוניה כחומר סופג כדי להסיר דו-תחמוצת הגופרית מגז המפלט.

התגובה המרכזית ממירה את ה- SO₂ לסולפט אמוניום, חומר כימי בעל ערך שמשמש באופן רגיל כדשן חקלאי. במקום לייצר גבס זבל או טיח, התהליך מייצר מוצר שיווקי שניתן למכור או לשימוש חוזר.

הטובה הכפולה הזו – בקרת זיהום בשילוב שחזור משאבים – הופכת את דיזולפוריזציה באמוניה למשיכה במיוחד עבור מתקנים תעשייתיים בקנה מידה גדול, כגון תחנות כוח.

יעילות גבוהה של דיזולפוריזציה

אחת הדרישות החשובות ביותר למערכות בקרת פליטה בתחנות כוח היא אמינות בהגעה לגבולות המנויים בחוק.

מערכות דיזולפוריזציה מודרניות מבוססות אמוניה יכולות להשיג יעילות הסרת גופרית העולה על 98%, מה שמאפשר לתחנות לעמוד גם בסטנדרטים הסביבתיים החמורים ביותר.

התהליך יעיל מאוד במגוון רחב של תנאי גז מעוכב, כולל:

• בעירת פחם עשיר בגופרית

• נפחים גדולים של גז מעוכב

• עומסי דוד משתנים

עם תכנון מערכת תקין ובקרה תפעולית מתאימה, מערכות FGD באמוניה יכולות לשמור על ביצועים יציבים גם בתנאי תפעול משתנים.

שיקום משאבים והערך הכלכלי

בניגוד לרבות מהשיטות האחרות להסרת גופרית שיוצרות פסולת כמוצר לוואי שדורש בידוד, מערכות מבוססות אמוניה ממירות את דו-תחמוצת הגופרית ל־ סילפט אמונيوم .

Сульפט אמוניום משמש באופן רגיל כ:

• דשן חנקני

• מוצר לתנאוּת אדמה

• חומר גולמי כימי תעשייתי

לתחנות כוח הממוקמות סמוך לאזורים חקלאיים או לשוק הדשנים, סולפט האמוניום המושקף יכול לייצר הכנסות נוספות שמצמצמות חלקית את עלויות הפעלה.

תכונת שיקום המשאבים הזו משפרת משמעותית את היעילות הכלכלית הכוללת של מערכות בקרת פליטות.

ייצור נמוך יותר של פסולת מוצקה

הסרת גופרית מסורטית בסגירת אבן גיר-גבס מייצרת כמויות גדולות של גבס, שעשוי לדרוש עיבוד נוסף או בידוד אם ביקוש השוק המקומי מוגבל.

לעומת זאת, הסרת גופרית מבוססת אמוניה יוצרת כמויות זעירות של פסולת מוצקה. התהליך מייצר בעיקר מוצרים בפאזה נוזלית שניתן להגביש לסולפט אמוניום ברמת דשן.

זה עוזר לתחנות כח להפחית את הדרישות למילוי מקומות פסולת ולשפר את הביצועים הסביבתיים הכוללים.

גמישות תפעולית

תחנות כח פועלות לעתים קרובות בתנאי עומס משתנים בהתאם לביקוש לחשמל.

מערכות דיסולפוריזציה באמוניה מציעות גמישות تشغולית גבוהה בזכות קצב התגובות המהיר שלהן ותהליכי ההתקשרות האפקטיביים בין הגז לנוזל.

יתרונות עיקריים כוללים:

• תגובה מהירה לשינויי עומס

• תפעול יציב בטווח רחב של טמפרטורות

• נפילת לחץ נמוכה יותר במערכת

מאפיינים אלו עושים את מערכת הדיסולפוריזציה באמוניה מתאימה הן לתחנות כח חדשות והן לפרויקטים של שדרוג.

פתרון את האתגרים המסורתיים

דורות קודמים של מערכות דיסולפוריזציה באמוניה נתקלו לעתים בבעיות כגון דליפת אמוניה או היווצרות אโร졸.

עם זאת, תכנוני מערכות מודרניים כוללים כיום פתרונות מתקדמים, ביניהם:

• הפרדת גז-נוזל במספר שלבים

• טכנולוגיות להסרת אโร졸

• בקרת הזרקה מדויקת של אמוניה

שיפורים אלו מפחיתים באופן משמעותי את פליטת האמוניה ומבטיחים התאמה לתקנים הסביבתיים.

מבט לעתיד

כשחוקי הסביבה הופכים קשיחים יותר ברחבי העולם, תחנות כוח חייבות לאמץ טכנולוגיות שמשלבות יעילות גבוהה עם תפעול בר-קיימא.

הסרת גופרית מערפל עישן על בסיס אמוניה מספקת פתרון משכנע על ידי שילוב:

• יעילות גבוהה בהסרת גופרית

• שיקום משאבים

• ייצור נמוך יותר של פסולת

• יתרונות כלכליים

בשל שיפורים טכנולוגיים מתמידים, צפוי כי מערכת הסרת גופרית על בסיס אמוניה תلعب תפקיד חשוב יותר ויותר בעתיד של ייצור חשמל נקי מפחם.