การกำจัดกำมะถันจากก๊าซเสียโดยใช้แอมโมเนียในอุตสาหกรรมเคมีถ่านหิน

แนะนำ

เมื่ออุตสาหกรรมเคมีถ่านหินก้าวหน้าสู่การผลิตที่สะอาดยิ่งขึ้น ความสอดคล้องตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และการใช้ทรัพยากรอย่างยั่งยืน จึงกลายเป็นลำดับความสำคัญที่จำเป็นอย่างยิ่ง เทคโนโลยีการกำจัดกำมะถันจากก๊าซเสีย (FGD) มีบทบาทหลักในการลดการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) ซึ่งเป็นสารมลพิษหลักที่ก่อให้เกิดฝนกรดและมลพิษทางอากาศ ท่ามกลางทางเลือกที่มีอยู่ ระบบกำจัดกำมะถันด้วยแอมโมเนีย (Ammonia-based FGD) กำลังได้รับการยอมรับมากขึ้นเรื่อยๆ ว่าเป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับโรงงานเคมีถ่านหิน ความสามารถของเทคโนโลยีนี้ในการผสานเข้ากับแหล่งแอมโมเนียที่มีอยู่แล้ว บรรลุประสิทธิภาพการกำจัดกำมะถันในระดับสูง และผลิตของเสียที่มีมูลค่าเพิ่ม ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุด

ความจำเป็นในการใช้ FGD ในโรงงานเคมีถ่านหิน

โรงงานผลิตสารเคมีจากถ่านหินผลิตของเสียที่เกิดขึ้นร่วมกันหลายชนิด รวมถึงแอมโมเนีย โค้ก และยางสน (tar) ระหว่างกระบวนการเปลี่ยนถ่านหินให้เป็นสารเคมีและเชื้อเพลิง การเผาไหม้ถ่านหินและก๊าซที่เกิดขึ้นร่วมกันจะก่อให้เกิดก๊าซไอเสียที่มีกำมะถันสูง ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรง ระบบกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD) แบบใช้ปูนขาวหรือหินปูนเป็นหลักมักประสบปัญหาในการปฏิบัติงาน เช่น การเกิดคราบตะกรัน การจัดการของเสีย และค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสูง การลดน้ําผึ้งจากแอมมอนิโอค ใช้แหล่งแอมโมเนียที่มีอยู่ภายในโรงงาน เพื่อแก้ไขทั้งปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและปัญหาด้านการปฏิบัติงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

หลักการทำงานของระบบ FGD แบบใช้แอมโมเนีย

ระบบ FGD แบบใช้แอมโมเนียใช้แอมโมเนีย (NH₃) เป็นสารดูดซับเพื่อทำปฏิกิริยากับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในก๊าซไอเสีย ซึ่งจะก่อให้เกิดแอมโมเนียมซัลไฟต์และแอมโมเนียมไบซัลไฟต์ ซึ่งสามารถนำไปเปลี่ยนแปลงต่อไปเป็น ปุ๋ยแอมโมเนียซัลเฟต วิธีการนี้เปลี่ยนการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์รองที่สามารถจำหน่ายได้ ซึ่งสอดคล้องกับทั้งเป้าหมายการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและประโยชน์ทางเศรษฐกิจ

ภาพรวมของปฏิกิริยาเคมี:

SO₂ + 2NH₃ + H₂O → (NH₄)₂SO₃

(NH₄)₂SO₃ + ½O₂ → (NH₄)₂SO₄

ประสิทธิภาพของระบบ FGD แบบใช้แอมโมเนียสามารถเข้าถึงได้ถึง 95–99%ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบ การฉีดแอมโมเนีย และการเพิ่มประสิทธิภาพของการสัมผัสระหว่างก๊าซกับของเหลว การดูดซับด้วยฝอยพ่นแบบหลายขั้นตอน และ การควบคุมแอโรซอล ลดการรั่วไหลของแอมโมเนียให้น้อยที่สุด และรับประกันระดับการปล่อยมลพิษต่ำสุด

ข้อได้เปรียบในอุตสาหกรรมเคมีถ่านหิน

1. การผสานเข้ากับแหล่งแอมโมเนียที่มีอยู่แล้ว – โรงงานเคมีถ่านหินมักผลิตแอมโมเนียเกินความต้องการ ซึ่งสามารถนำไปใช้โดยตรงในการกำจัดกำมะถัน ทำให้ลดต้นทุนการจัดซื้อจากภายนอก

2. ประสิทธิภาพสูงในการกำจัดกำมะถัน – ระบบฐานแอมโมเนียรุ่นใหม่สามารถควบคุมการปล่อยก๊าซ SO₂ ให้ต่ำกว่า 30 มก./Nm³ ซึ่งสอดคล้องตามมาตรฐานกฎระเบียบที่เข้มงวดที่สุด

3. ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน – ปฏิกิริยาเอกโซเทอร์มิกปลดปล่อยความร้อนออกมา ซึ่งสามารถนำความร้อนส่วนหนึ่งกลับมาใช้ประโยชน์ได้ อัตราส่วนของของเหลวต่อก๊าซที่ลดลงยังช่วยลดการใช้พลังงานของปั๊มและพัดลม

4. การควบคุมมลพิษหลายชนิด – การออกแบบขั้นสูงสามารถกำจัดอนุภาคฝุ่นละออง (PM2.5), ปรอท และโลหะหนักชนิดอื่นๆ ได้พร้อมกัน

5. การใช้ผลิตภัณฑ์ข้างเคียง – การเปลี่ยนรูป SO₂ ให้เป็นแอมโมเนียมซัลเฟต ช่วยผลิตปุ๋ยคุณภาพสูง ซึ่งสร้างรายได้เพิ่มเติม

ตัวอย่างกรณีศึกษา: โรงงานเคมีถ่านหินในฝูเจี้ยน

โรงงานเคมีถ่านหินแห่งหนึ่งในฝูเจี้ยนได้นำระบบ FGD แบบใช้แอมโมเนียของ บริษัท Shandong MirShine Environmental มาใช้งาน ซึ่งสามารถลดปริมาณ SO₂ ได้อย่างมีประสิทธิภาพและเสถียรภาพสูงกว่า 99.2%โดยค่าการรั่วไหลของแอมโมเนียเฉลี่ยอยู่ที่ 1.2 มก./Nm³ แอมโมเนียมซัลเฟตที่ผลิตได้สอดคล้องตามมาตรฐานปุ๋ย GB 535-1995 นอกจากนี้ ระบบดังกล่าวยังช่วยลดการใช้พลังงานลงประมาณ 20% เมื่อเทียบกับระบบ FGD แบบใช้หินปูนแบบดั้งเดิม แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ทั้งด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ

ความคิดเกี่ยวกับการดําเนินงาน

• ลักษณะของก๊าซปล่อย: อุณหภูมิต่ำ (180–280°C) และความชื้นสูงส่งเสริมการดูดซับแอมโมเนีย

• การควบคุมการฉีดแอมโมเนีย: การวัดปริมาณอย่างแม่นยำช่วยป้องกันไม่ให้แอมโมเนียรั่วไหลเกินขีดจำกัด

• การบูรณาการเข้ากับระบบควบคุม NOₓ ขั้นตอนต่อไป: สภาวะของก๊าซเสียที่เหมาะสมช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของ SCR/SNCR

• การบำรุงรักษาและการจัดการการกัดกร่อน: การเลือกวัสดุและการออกแบบระบบช่วยให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือระยะยาว

สรุป

ระบบกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์แบบใช้แอมโมเนีย (Ammonia-based FGD) คือทางออกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโรงไฟฟ้าถ่านหินและโรงงานเคมีถ่านหินที่มุ่งหวังบรรลุ การปล่อยมลพิษในระดับต่ำสุด การดำเนินงานที่มีประสิทธิภาพ และการกู้คืนทรัพยากร ความสามารถของระบบในการบูรณาการเข้ากับกระบวนการผลิตที่มีอยู่ แปลงสารมลพิษให้กลายเป็นปุ๋ยที่มีคุณค่า และรักษาสมรรถนะที่เสถียรภายใต้สภาวะที่เปลี่ยนแปลงไป ทำให้เทคโนโลยีนี้เป็นกลยุทธ์สำคัญสำหรับการดำเนินงานอุตสาหกรรมอย่างยั่งยืน