تقنية إزالة النيتروجين من غازات مداخن أفران الصهر: فصل جديد في حماية البيئة الصناعية

مع ازدياد الوعي العالمي بأهمية حماية البيئة، بات التحكم في انبعاثات الملوثات في عمليات الإنتاج الصناعي ذا أهمية بالغة. وباعتبارها معدات أساسية في عمليات معالجة المعادن وصهرها، فإن انبعاث أكاسيد النيتروجين (NOx) من أفران الصهر يشكل خطراً على البيئة وصحة الإنسان.

تلعب أفران الصهر دورًا هامًا في صناعة صهر المعادن وإعادة تدويرها، وتنتج كميات كبيرة من أكاسيد النيتروجين أثناء التشغيل، مما يضر بالبيئة وصحة الإنسان. لذا، يُعدّ تطوير تقنية فعّالة لإزالة النيتروجين ذا أهمية بالغة لتحقيق إنتاج أنظف.

تشمل أكاسيد النيتروجين المتولدة في عملية إنتاج فرن الصهر بشكل رئيسي أكسيد النيتريك (NO) وثاني أكسيد النيتروجين (NO₂). وينتج أكسيد النيتروجين في فرن الصهر بشكل أساسي من عمليتين: أكاسيد النيتروجين الحرارية وأكاسيد النيتروجين الناتجة عن الوقود. تتولد أكاسيد النيتروجين الحرارية من تفاعل النيتروجين والأكسجين في الهواء عند درجات حرارة عالية، بينما تتأكسد أكاسيد النيتروجين الناتجة عن الوقود بواسطة النيتروجين الموجود في الوقود أثناء الاحتراق.

تُستخدم تقنية إزالة النيتروجين من أفران الصهر على نطاق واسع في العديد من المجالات الصناعية. وقد طُبقت تقنية إزالة النيتروجين بتقنية الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR) بنجاح في قطاعات الطاقة، والصلب، والزجاج، والأسمنت، وتعدين المعادن غير الحديدية، والعديد من الصناعات التحويلية الحرارية. تُنتج أفران الصهر في هذه الصناعات ملوثات مثل أكاسيد النيتروجين أثناء التشغيل. ومن خلال نظام إزالة النيتروجين بتقنية الاختزال التحفيزي الانتقائي، يُمكن تحويل هذه المواد الضارة بكفاءة إلى نيتروجين وماء غير ضارين، مما يُلبي متطلبات حماية البيئة الوطنية، ويُسهم في الوقت نفسه في التنمية الصناعية المستدامة.

يمكن تقسيم عملية إزالة النيتروجين إلى ثلاثة أنواع: التحكم قبل الاحتراق، والتحكم أثناء الاحتراق، والتحكم بعد الاحتراق.

1. تتطلب عملية التحكم قبل الاحتراق اختيار أنواع وقود منخفضة النيتروجين أو وقود نظيف لتقليل كمية النيتروجين الداخلة إلى الوقود. وتُعرف عملية إزالة النيتروجين من الوقود بأنها إزالة النيتروجين منه مسبقًا باستخدام طرق فيزيائية أو كيميائية.

2- التحكم في الاحتراق، من خلال التحكم في كمية إمداد الهواء، تقليل تركيز الأكسجين في منطقة الاحتراق، تثبيط توليد أكاسيد النيتروجين، تقليل معامل فائض الهواء، تقليل درجة حرارة الاحتراق، تقليل توليد أكاسيد النيتروجين الحرارية.

3، بعد التحكم في الاحتراق، من خلال الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR) باستخدام عامل حفاز لتقليل أكاسيد النيتروجين إلى نيتروجين وماء.

تحت تأثير العامل الحفاز، يُستخدم الأمونيا أو اليوريا كعامل مُختزل لتحويل أكاسيد النيتروجين إلى نيتروجين وماء. تتميز تقنية إزالة النيتروجين الانتقائية التحفيزية (SCR) بكفاءة عالية تصل إلى 97%، ولكنها تتطلب استثمارات وتكاليف تشغيل مرتفعة. مع تزايد صرامة المعايير البيئية، يُمكن لتطبيق تقنية إزالة النيتروجين في أفران الصهر أن يُقلل بشكل فعال من انبعاثات أكاسيد النيتروجين، ويُخفف من الأثر السلبي على البيئة، ويحمي الصحة العامة، ويُحقق التنمية المستدامة للإنتاج الصناعي.