Аммиак негізіндегі дезульфурлеу – қазіргі заманғы электр станциялары үшін қалаған шешімге айналуда

Электр станцияларының аса төмен шығарындыларға жетуіне қойылатын қысымның күшеюі

Өткен он жыл ішінде электр станцияларының шығарындыларын реттейтін экологиялық нормалар барлық әлемдік нарықтарда қатты қатайтылды. Көмір құрамды электр станциялары, өнеркәсіптік бу қазандары және өзіндік электр қондырғылары қазір көбінесе 35 мг/Нм³-ден төмен, ал кейбір аймақтарда одан да төмен болатын күкірт диоксиді (SO₂) шығарындыларының шекті мөлшерлеріне сәйкес келуге тиіс.

Нәтижесінде, түтін газынан күкіртті алып тастау (FGD) жүйелері қосымша экологиялық шаралар ретінде қолданылудан электр станцияларының жобалауы мен ұзақ мерзімді жұмыс істеу стратегияларының негізгі компоненттеріне айналды. Қазіргі уақытта күкіртті алып тастау технологиясын таңдау тек сәйкестік талаптарымен ғана анықталмайды, сонымен қатар жұмыс істеу тұрақтылығы, өмірлік цикл бойынша құны, энергиялық тиімділік және өндіріс өнімдерін басқару .

Қолжетімді техникалық бағыттар ішінде, аммиак негізіндегі күкіртті алып тастау электр станциялары экологиялық тиімділікті экономикалық тұрақтылықпен теңестіретін шешімдер іздейтін болғандықтан, қайтадан назарға ие болуда.

Электр станцияларындағы түтін газының сипаттамасы және оның технология таңдауға әсері

Электр станцияларындағы түтін газы әртүрлі қиындықтардың ерекше үйлесімін ұсынады. Үлкен газ көлемі, жүктеменің тербелісі, отындағы күкірт мазмұнының өзгеруі және үздіксіз, тұрақты жұмыс істеу қажеттілігі барлығы да күкіртті алып тастау жүйелеріне жоғары талап қояды.

Типтік көмір қолданатын электр станцияларының түтін газының сипаттамалары:

• Жоғары ағыс жылдамдығы және үздіксіз жұмыс істеу

• Отын сапасы меншігі мен жүктемеге байланысты өзгеретін SO₂ концентрациялары

• Ұсақ бөлшекті шаң және қышқылдық компоненттер

• Электрстатикалық шаңтұтынғыштар (ESP), таңдамалы катализді қалпына келтіру (SCR) жүйелері мен түтіктер сияқты төменгі деңгейдегі жабдықтармен тығыз интеграциялану

Бұл жағдайларда десульфуризациялық жүйелер мыналарды қамтамасыз етуі тиіс: жоғары тиімділік, сонымен қатар жұмыс істеу қаупін туғызбау , артық энергия тұтынуы немесе екіншілік ластану.

Кәдімгі әктастың гипс әдісі (FGD) өзінің жетілген технологиясы мен дәлелденген тиімділігіне байланысты ұзақ уақыт бойы нарықты бағындырды. Дегенмен оның кемшіліктері — мысалы, көмекші электр энергиясын көп тұтынуы, жүйенің үлкен аумағын алуы, шаңтұзының пайда болу қаупі және гипстің тасымалдануы мен сақталуына тигізетін қысым — көптеген операторларды ретрофит жобалары үшін немесе ұзақ мерзімді шығындарды оптимизациялауға ұмтылатын электр станциялары үшін альтернативті технологияларды қайта бағалауға итермеледі.

Аммиак негізіндегі десульфуризацияның негізгі принциптері

Аммиактық десульфуризация өнімі ретінде аммиак немесе аммиакты су ерітіндісін пайдаланады, олар шығыс газындағы күкірт диоксидімен әрекеттеседі. Аммиактың жоғары химиялық белсенділігі салдарынан сорылу процесі тез өтеді, сонымен қатар сұйықтық-газ қатынасы салыстырмалы түрде төмен болған кезде де.

Негізгі реакция күкірт диоксидін аммоний сульфатына айналдырады — бұл тұрақты және коммерциялық тұрғыдан құнды қосылыс, оны кеңінен минералдық тыңайтқыш ретінде қолданады. Кальций негізіндегі жүйелерден айырмашылығы, бұл процесте тасымалдау немесе ұзақ мерзімді сақтау үшін қажет болатын қатты қалдықтардың көп мөлшері пайда болмайды.

Химиялық және технологиялық тұрғыдан қарағанда, аммиактық десульфуризация мыналарды ұсынады:

• Жылдам реакция кинетикасы

• Жоғары SO₂ алып тастау тиімділігі

• Минималды шкала түзу қабілеті

• Таза сұйық фазалы реакция жолдары

Бұл сипаттар оны шектеулі шығарылым нормаларында жұмыс істейтін үлкен қуатты электр станциялары үшін ерекше тиімді етеді.

Әртүрлі жұмыс режимдерінде жоғары десульфуризация тиімділігі

Аммиактық десульфуризацияның ең маңызды артықшылықтарының бірі — оның қалыпты жұмыс істеу жүктемесінің кең диапазоны бойынша тұрақты алыну тиімділігі қазіргі заманғы электр энергиясы жүйелерінде жаңартылатын энергия көздерінің интеграциясына байланысты жиі болатын жүктеме тербелістері қоршаған ортаны бақылау жабдықтарына қосымша кернеу тудырады.

Аммиак негізіндегі FGD жүйелері тұрақты түрде SO₂-ді алып тастау тиімділігін 95–99% құрайды , оның ішінде жедел жүктеме өзгерістері кезінде де. Бұл тұрақтылық шығарылымдарды нақты уақытта бақылау режимінде жұмыс істейтін электр станциялары үшін маңызды, өйткені қысқа мерзімді нормадан асу штрафқа немесе мәжбүрлікпен жүктемені төмендетуге әкелуі мүмкін.

Аммиактың дозалауын дәл реттеу операторларға кіріс күкірт концентрациясындағы өзгерістерге жылдам реакция беруге мүмкіндік береді, бұл қосымша реагенттің шығынынсыз нормаларға сәйкестікті қамтамасыз етеді.

Энергия тұтынуы мен қосымша қуаттың артықшылықтары

Қосымша қуаттың тұтынуы электр станцияларының қоршаған ортаны қорғау жүйелерін бағалауда маңызды көрсеткіш болып табылады. Сорғылар, желдеткіштер және суспензия циркуляциясы жүйелері әсіресе ірі блоктарда электр станциясының жалпы пайдалы әсер коэффициентіне қатты әсер етуі мүмкін.

Ізбесттастың негізіндегі ФГД-мен салыстырғанда, аммиактық жүйелер әдетте мынадай режимде жұмыс істейді:

• Төмен сұйықтық айналым жылдамдығы

• Сорғыштағы қысымның төмендеуі

• Кішірек айналым сорғылары

• Шашырату мен газ-сұйықтықтың қатынасын оптималдау дизайнды

Бұл факторлар мыналарға әкеледі: қосымша жабдықтар үшін төмен электр энергиясының тұтынуы , бұл ұзақ мерзімді энергия үнемдеуге нақты әсер етеді. Электр станциясының пайдалану өмірі бойынша төмен қосымша қуаттың пайдаланылуы тікелей жалпы пайдалы әсерлілікті жақсартады және жұмыс істеу шығындарын төмендетеді.

Бәсекелестікке негізделген электр нарығында немесе қуаттың көлемі бойынша төлем берілетін механизмдерде жұмыс істейтін станциялар үшін бұл артықшылық жалпы рентабельділікке маңызды әсер етуі мүмкін.

Өнімнің қосымша пайдаланылуы және циклдық экономикаға әсері

Аммиактық десульфуризация мен кәдімгі кальций негізіндегі процестер арасындағы негізгі айырмашылық — өндіріс қалдықтарын басқару болып табылады.

Әрі әктастың-гипстің газды тазарту жүйесі (FGD) нарықтағы қанығу немесе тасымалдау қиындықтарына ұшырайтын гипс өндіреді, әрі аммиактық десульфуризация күкірт диоксидін аммоний сульфат — кеңінен танылған ауыл шаруашылығы тыңайтқышына айналдырады.

Ластанған заттарды пайдалы өнімдерге айналдыру циклдық экономика принциптерін қолдайды және мыналарға мүмкіндік туғызады:

• Қосымша табыс көздері

• Қалдықтарды тасымалдау шығындарының азаюы

• Жобаның қаржылық нәтижелерінің жақсаруы

Орнатылған тыңайтқыш нарығы бар аймақтарда аммоний сульфаты қалдығын пайдалану десульфуризацияның жұмыс істеу шығындарының қатты бөлігін компенсациялай алады, сондықтан экологиялық талаптарға сай келу дербес қамтамасыз етілетін процеске айналады.

Тарихи қорқыныштарға жауап беру: Аммиактың ұшып кетуі және аэрозольдардың түзілуі

Тарихи тұрғыдан алғанда, аммиак негізіндегі десульфуризация аммиактың шығуы мен сульфатты аэрозольдардың түзілуіне байланысты күмән туғызды, өйткені бұл көрінетін шаң-тозаңдарға немесе екіншілік ластануға әкелуі мүмкін.

Қазіргі заманғы аммиак негізіндегі десульфуризация технологиялары осы мәселелерді төмендегілер арқылы принципиалды түрде шешті:

• Көпсатылы газ–сұйық бөлу конструкциясы

• Жетілдірілген тұман бөлуші жүйелер

• Дәл аммиак инъекциясы мен кері байланыс басқаруы

• Оптималдандырылған сорғыштың ішкі құрылымы

Нәтижесінде қазіргі заманғы жүйелер мыналарды қамтамасыз ете алады: аммиактың шығу деңгейі реттеуші шектерден әлдеқайда төмен , жиі шамамен нөлге тең шығарылымға жақындайды. Аэрозольдарға байланысты «ақ шаң-тозаң» құбылысының жойылуы қоғамдық қабылдануды және экологиялық тиімділікті одан әрі жақсартты.

Бұл жетістіктер аммиак негізіндегі десульфуризацияны тар ауқымды немесе жоғары қаупі бар опция емес, сонымен қатар таза және сенімді технология ретінде қайта анықтады.

Денитрификация және жалпы шаңтұтырғыш газды тазарту жүйелерімен интеграциялау

Қазіргі заманғы электр станцияларында десульфуризация дербес жұмыс істемейді. Аса төменгі шығарылымдық көрсеткіштерге жету үшін бөлшектік тазарту жүйелері мен денитрификация қондырғыларымен тиімді интеграциялау өте маңызды.

Аммиак негізіндегі десульфуризациялық жүйелер төмендегідей себептермен төменгі деңгейдегі SCR немесе SNCR процестері үшін қолайлы жағдайлар қамтамасыз етеді:

• Шаңтұтырғыш газдың температурасы мен ылғалдылығын тұрақтандыру

• Қышқылды газдардың тербелістерін азайту

• Аммиактың барлық жүйелер бойынша оптималды басқарылуын қамтамасыз ету

Интегралды жүйелердің конструкциясында координатталған аммиак басқару стратегиялары барлық реагенттің жалпы тұтынуын азайта алады және өсімдіктің жалпы тиімділігін арттырады, әсіресе аса төменгі шығарылымдық көрсеткіштерге қол жеткізу үшін қайта жабдықтау жобаларында.

Жаңа құрылыстар мен қайта жабдықтау жобаларына қолданылуы

Аммиак негізіндегі десульфуризация жаңа электр станцияларын салуға және бар қондырғыларды қайта жабдықтауға қолданылады. Оның компактты орналасуы мен икемді конфигурациясы шектеулі аумақ немесе құрылымдық шектеулері бар объектілер үшін ерекше тартымды болып табылады.

Ретрофит жобалары үшін артықшылықтарға мыналар жатады:

• Граждандық өзгерістер талаптарының азаюы

• Орнату мерзімдерінің қысқаруы

• Жұмыс істеп тұрған өндірістің әрекетіне аз ғана кедергі келтіру

Бұл факторлар қазіргі экологиялық стандарттарға сай келу үшін өз қызмет ету мерзімін ұзартуға тырысатын кәріптенген электр станциялары үшін ерекше маңызды.

Ұзақ мерзімді сенімділік пен жасампаздық құнын ескеру

Бастапқы капиталдық инвестициядан басқа да, электр станцияларының операторлары технологияларды жалпы иелену құны (TCO) негізінде бағалауды кеңінен қолдануда. Аммиак негізіндегі десульфуризациялық жүйелер осы жағынан мыналарға байланысты жоғары көрсеткіштерге ие:

• Жамытын талаптары төмен

• Тұздану мен ластану қаупінің азаюы

• Ұзақ мерзімді тұрақты жұмыс істеу қабілеті

• Болжанатын реагенттің тұтынуы

Бұл факторлар көпжылдық жұмыс істеу кезеңінде жүйенің жоғары қолжетімділігін қамтамасыз етеді және жинақталған жұмыс істеу шығындарын төмендетеді, сондықтан аммиак негізіндегі шешімдердің экономикалық тиімділігін нығайтады.

Болашаққа бағдарланған электр станциялары үшін стратегиялық таңдау

Электр станциялары экологиялық талаптарға сай келу мен экономикалық тұрақтылықты қамтамасыз ету екі қатарлы қиындыққа тап болған кезде аммиак негізіндегі десульфуризация мынадай құнды қасиеттердің қиыстырылуын ұсынады: жоғары тиімділік, энергия үнемдеу, өндірістік қалдықтарды пайдалану және жұмыс істеу сенімділігі .

Технологиялық жетістіктер аммиак негізіндегі газды тазарту (FGD) әдісінің тарихи кемшіліктерін жойды, сондықтан бұл әдіс қазір қолданысқа енген, дәлелденген шешімге айналды және электр станциясының жұмыс сапасын төмендетпей-ақ өте төмен шығарылымдылық көрсеткіштерін қамтамасыз етуге қабілетті.

Шығарылымдарды бақылау бойынша болашаққа бағдарланған тәсіл іздейтін электр станциялары операторлары үшін аммиак негізіндегі десульфуризация тек қана нормативті талаптарға сай келу құралы емес, сонымен қатар ұзақ мерзімді жұмыс істеу тұрақтылығына стратегиялық инвестиция болып табылады.