حل مثالي لمشكلة تسرب الأمونيا في عملية إزالة النيتروجين بالتحفيز الانتقائي في محطة توليد طاقة في قوانغشي

مبدأ عمل محفز هروب الأمونيا ASC:
يتكون محفز الأكسدة ASC بشكل أساسي من حامل وطلاء محفز. وهو جهاز لتنقية عادم محركات الديزل. يتمثل الغرض الرئيسي من هذا الجهاز في أكسدة الأمونيا الزائدة في نظام عادم الديزل باستخدام الأكسجين لإنتاج النيتروجين والماء النظيفين من المحرك، مما يحقق انبعاثات عادم ديزل نظيفة. ويمكن استخدامه مع جهاز تجميع جزيئات الديزل ومحفز تنقية إزالة النيتروجين.

درجة حرارة الاشتعال
أي أن درجة الحرارة التي يصل عندها المحفز إلى كفاءة تحويل بنسبة 50% هي درجة حرارة اشتعال محفز ASC لإطلاق الأمونيا، وهي 250 درجة مئوية. ولتحقيق كفاءة تحويل أعلى، يجب أن تكون درجة حرارة عادم المحرك أعلى.

شكل التغليف
يمكن طلاؤه بشكل منفصل أو متداخل مع نظام SCR، مما يلبي متطلبات كفاءة الخدمة.

معيار الانبعاثات:
معدل تسرب الأمونيا ≤ 3 جزء في المليون

خفض انبعاثات أكاسيد النيتروجين مقابل تلوث الأمونيا في صناعة الإسمنت
نظراً لأن الأبحاث المتعلقة بنظام الاحتراق في أفران الإسمنت لا تزال في مراحلها الأولية، لا تزال هناك العديد من أوجه القصور في ظروف التشغيل داخل الفرن وآلية تكوّن أكاسيد النيتروجين في صناعة الإسمنت المحلية. وتتعدد مصادر أكاسيد النيتروجين وعواملها المؤثرة. وفي مجال تقنيات الحد من انبعاثات أكاسيد النيتروجين، تشمل التقنيات الرئيسية الحالية الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR)، والاختزال التحفيزي الانتقائي غير المتبلور (SNCR)، والاحتراق المرحلي، وغيرها.

تُعدّ تقنية الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR) التقنية الرئيسية لإزالة النيتروجين في العالم. وباستخدام الأمونيا أو اليوريا كعامل لإزالة النيتروجين، والامتصاص التحفيزي الانتقائي تحت تأثير المحفز في برج الامتصاص، يمكن أن تصل نسبة إزالة النيتروجين إلى أكثر من 90%.

تستخدم تقنية SNCR حيزًا حراريًا مناسبًا (900-1100 درجة مئوية) في فرن التحلل لحقن خليط الأمونيا فيه. عند هذه الدرجة، يتفاعل الأمونيا (NH3) مع أكاسيد النيتروجين (NOx) في غازات المداخن لإنتاج النيتروجين (N2) والماء (H2O). تتراوح نسبة إزالة النيتروجين عادةً بين 40% و60%، مع استهلاك كبير للأمونيا، ومعدل تسرب مرتفع للأمونيا، قد يزيد عن ثلاثة أضعاف معدل تسربها في تقنية SCR.

في الوقت الراهن، أنجزت شركات الإسمنت المحلية بشكل أساسي إنشاء وحدات إزالة أكاسيد النيتروجين بتقنية SNCR. تستخدم هذه التقنية كمية كبيرة من الأمونيا كعامل مُختزل لأكاسيد النيتروجين. إلا أن الأمونيا سهلة التسرب أثناء عمليات الإنتاج والنقل والتخزين والاستخدام، مما يُسبب تلوثًا خطيرًا للبيئة الجوية.

لذا، يواجه قطاع صناعة الإسمنت الحالي مشكلة متناقضة نسبياً. فاستخدام تقنية إزالة النيتروجين بالأمونيا يُسهم في خفض انبعاثات أكاسيد النيتروجين، إلا أن مشكلة تسرب الأمونيا تُعدّ من المشاكل الصعبة الحل. علاوة على ذلك، فإن إنتاج الأمونيا بحد ذاته عملية تستهلك كميات كبيرة من الطاقة وتُسبب تلوثاً عالياً، كما أن نقلها وتخزينها واستخدامها يُؤدي أيضاً إلى تسربها.

وبناءً على هذه المشاكل، ينبغي على شركات الأسمنت تعزيز إدارة نقل وتخزين الأمونيا، وتحسين كفاءة استخدام الأمونيا والحد من "هروب الأمونيا".

من أين سيتسرب الأمونيا؟
في ظل الوضع الحالي لحماية البيئة، يعد خفض انبعاثات الملوثات من شركات الأسمنت مطلباً لا مفر منه للبيئة الخارجية؛ وفي الوقت نفسه، ومع تطور تكنولوجيا صناعة الأسمنت، فإن انخفاض استهلاك الطاقة ومعايير الانبعاثات هو أيضاً الاتجاه الحتمي لتحديث الصناعة.

بالنسبة لشركات الإسمنت، من الناحية الاقتصادية، من المتوقع أن تتجاوز تكلفة التحول إلى تقنية الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR) وحدها 30 مليونًا. إضافةً إلى ذلك، فإن تكلفة المحفز أعلى بكثير من تكلفة تقنية "الاختزال التحفيزي الانتقائي غير المتماثل + معالجة المصدر". ثانيًا، بالاعتماد على الاحتراق منخفض النيتروجين والاحتراق المرحلي، وبالجمع بين تقنية الاختزال التحفيزي الانتقائي غير المتماثل وتقنية الاختزال التحفيزي الانتقائي غير المتماثل، يمكن لبعض الشركات أيضًا تلبية معايير انبعاثات أكاسيد النيتروجين الحالية في ظل ظروف تشغيل مستقرة للأفران.

وبناءً على الأسباب المذكورة أعلاه، في الوقت الحاضر، تختار العديد من شركات الأسمنت المحلية طريقة "SNCR + معالجة المصدر" لتلبية متطلبات تقليل انبعاثات أكسيد الأمونيا، ولكن العيب الناتج هو أن مشكلة تسرب الأمونيا قد تتفاقم.