إزالة الكبريت من غازات الاحتراق (FGD): العملية والأنواع والفوائد والاتجاهات المستقبلية

مقدمة عن إزالة الكبريت من غازات المداخن

إن إزالة الكبريت من غازات المداخن (FGD) هي تقنية حيوية تساعد في تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت (SO2) من العمليات الصناعية. هذه التقنية مهمة بشكل خاص في محطات الطاقة الحرارية. يمكن أن تضر انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت بالبيئة وصحة الناس. يمكن أن تسبب أمطارًا حمضية، مما يلحق الضرر بالغابات والبحيرات والمباني. يمكن أن يؤدي ثاني أكسيد الكبريت أيضًا إلى أمراض الجهاز التنفسي، مما يجعل من الصعب على الناس التنفس. تلعب أنظمة إزالة الكبريت من غازات المداخن دورًا حاسمًا في مساعدة الصناعات على تلبية القواعد البيئية وتحسين جودة الهواء.

• تساعد أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن على خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت، مما يحمي البيئة.
• أنها تقلل من فرصة هطول الأمطار الحمضية، والتي يمكن أن تضر الطبيعة.
• تعمل أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن على تحسين جودة الهواء للمجتمعات القريبة.
• يساعدون الصناعات على الالتزام بالقوانين واللوائح البيئية.
• يمكن لتقنية إزالة الكبريت من غاز المداخن أيضًا تحسين كفاءة محطات الطاقة.

كيف تعمل عملية إزالة الكبريت من غازات الاحتراق

تساعد عملية إزالة الكبريت من غازات المداخن (FGD) في تنظيف الغازات الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري. كما تعمل على تقليل ثاني أكسيد الكبريت (SO2)، وهو ضار بالبيئة. تتكون عملية إزالة الكبريت من غازات المداخن من عدة مراحل، بما في ذلك التنظيف والتفاعلات الكيميائية.

في عملية إزالة الكبريت من غاز المداخن، تتمثل الخطوة الأولى في تنظيف الغاز. وتتضمن هذه الخطوة إزالة الملوثات من غاز المداخن. ثم يمر الغاز المنظف بعملية التنظيف، حيث يختلط بسائل أو صلب. تساعد هذه الخطوة على التقاط المزيد من ثاني أكسيد الكبريت. تحدث أيضًا تفاعلات كيميائية أثناء هذه المراحل. تساعد هذه التفاعلات في تحويل ثاني أكسيد الكبريت إلى مواد أخرى غير ضارة.

نظام إزالة الكبريت من غاز المداخن الرطب
يستخدم نظام إزالة الكبريت من غاز المداخن الرطب الماء لتنظيف الغاز. ويعمل على النحو التالي:

• يدخل غاز المداخن إلى جهاز التنظيف.
• يتدفق الماء إلى جهاز التنظيف.
• يختلط الغاز بالماء
• الماء يلتقط SO2.
• يخرج الغاز النظيف من جهاز التنظيف.

تستطيع أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن الرطبة إزالة أكثر من 901 طن من ثاني أكسيد الكبريت. وهي تُستخدم غالبًا في محطات الطاقة لأنها فعالة للغاية.

نظام إزالة الكبريت من غاز المداخن الجاف
يستخدم نظام إزالة الكبريت من غاز المداخن الجاف مادة ماصة جافة بدلاً من الماء. وإليك كيفية عمله:

• يدخل غاز المداخن إلى المفاعل.
• يتم إضافة مادة جافة مثل الجير.
• يختلط الغاز مع المادة الماصة.
• يقوم الماص باحتجاز SO2.
• يخرج الغاز النظيف من المفاعل.

تعتبر أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن الجافة أسهل في التشغيل. وهي تعمل بشكل جيد في المصانع الصغيرة ولكنها تزيل عادة حوالي 80% من SO₂.

نظام إزالة الكبريت من غاز المداخن شبه الجاف
نظام إزالة الكبريت من غاز المداخن شبه الجاف هو مزيج من الأنظمة الرطبة والجافة. ويعمل على النحو التالي:

• يدخل غاز المداخن إلى جهاز التنظيف.
• كمية صغيرة من الماء تتسرب إلى الداخل.
• يتم أيضًا إضافة مادة ماصة جافة.
• يساعد الماء المادة الماصة على التقاط SO2.
• يخرج الغاز المنظف من جهاز التنظيف.

يمكن لأنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن شبه الجافة إزالة حوالي 90% من SO₂. وهي مرنة ويمكن استخدامها في العديد من الأماكن.

يتمتع كل نظام لإزالة الكبريت من غاز المداخن بنقاط قوة. فالأنظمة الرطبة هي الأفضل لمعدلات الإزالة العالية، في حين أن الأنظمة الجافة أسهل في الإدارة. وتوفر الأنظمة شبه الجافة التوازن بين الاثنين.

أهمية أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن في محطات الطاقة الحرارية

تعتبر أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن مهمة للحد من الانبعاثات في محطات الطاقة الحرارية. فهي تساعد على خفض الغازات الضارة المنبعثة في الهواء. تركز هذه الأنظمة بشكل أساسي على إزالة ثاني أكسيد الكبريت (SO2)، وهو ملوث رئيسي.

يمكن لأنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن تحقيق تخفيضات كبيرة في الانبعاثات. ويمكنها تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت بما يصل إلى 90%. وهذا مهم لأنه يساعد محطات الطاقة على تلبية لوائح صارمة بشأن جودة الهواء. وقد وضعت العديد من البلدان حدودًا صارمة لكمية ثاني أكسيد الكبريت التي يمكن إطلاقها. وتسهل أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن على محطات الطاقة الحرارية الامتثال لهذه القواعد.

وفيما يلي بعض النقاط الرئيسية حول أنظمة FGD:

• إنها تقلل انبعاثات SO₂ بما يصل إلى 90%.
• يساعدون محطات الطاقة الحرارية على تلبية معايير جودة الهواء.
• الالتزام باللوائح يساعد على حماية البيئة.
• تعمل أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن على تحسين جودة الهواء للمجتمعات القريبة.

يعد استخدام أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن أمرًا ضروريًا لمحطات الطاقة الحرارية. فهي تلعب دورًا حيويًا في الحد من التلوث وضمان هواء أنظف.

أنواع أنظمة إزالة الكبريت من غازات المداخن

تساعد أنظمة إزالة الكبريت من غازات المداخن (FGD) على إزالة الغازات الضارة من الانبعاثات الصناعية. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من أنظمة إزالة الكبريت من غازات المداخن: إزالة الكبريت الرطبة، وإزالة الكبريت الجاف، وإزالة الكبريت شبه الجاف. كل نوع يعمل بشكل مختلف وله إيجابياته وسلبياته.

إن إزالة الكبريت من غاز المداخن الرطبة هي النوع الأكثر شيوعًا. وهي تستخدم الفرك لغسل غازات الاحتراق بسائل، عادةً الماء مع إضافات. يتمتع هذا النظام بكفاءة إزالة عالية، مما يعني أنه يمكنه إزالة الكثير من ثاني أكسيد الكبريت. ومع ذلك، فإنه يحتاج إلى مساحة كبيرة ويولد مياه الصرف الصحي، والتي يمكن أن تكون مصدر قلق لبعض الصناعات.

تستخدم تقنية إزالة الكبريت من غاز المداخن الجافة مواد ماصة جافة لتنظيف الغازات. هذا النظام مناسب للمنشآت الأصغر حجمًا لأنه يشغل مساحة أقل. ومع ذلك، فإن كفاءة إزالته أقل من كفاءة إزالة الكبريت من غاز المداخن الرطبة. وغالبًا ما يتم استخدامه في الصناعات الأصغر حجمًا أو في المواقع التي تكون فيها المساحة محدودة.

يجمع نظام إزالة الكبريت من غاز المداخن شبه الجاف بين عناصر من النظامين الرطب والجاف. يوفر هذا النهج الهجين توازنًا جيدًا بين الكفاءة والحجم. قد يكون الإعداد أكثر تعقيدًا من الأنواع الأخرى، ولكنه يعمل بشكل جيد للعمليات متوسطة الحجم التي تحتاج إلى إدارة الانبعاثات بشكل فعال.

التفاعلات الكيميائية في عملية إزالة الكبريت من غاز المداخن

تساعد التفاعلات الكيميائية في عملية إزالة الكبريت من غاز المداخن على إزالة ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) من غازات الاحتراق. تستخدم هذه العملية في الغالب الحجر الجيري. الحجر الجيري هو صخرة مكونة من كربونات الكالسيوم (CaCO₃).

عندما يلتقي SO2 بالحجر الجيري، يحدث تفاعل. ينتج عن هذا التفاعل كبريتيت الكالسيوم (CaSO₃). يمكن إظهار التفاعل بالمعادلة التالية:

• SO₂ + CaCO₃ → CaSO₃ + CO₂

بعد ذلك، يمكن أن يتحول كبريتيت الكالسيوم (CaSO₃) إلى جبس. الجبس مادة مفيدة أخرى. لصنع الجبس، يتم أكسدة كبريتيت الكالسيوم. وهذا يعني أنه يتفاعل مع الأكسجين. المعادلة المتوازنة لهذا التفاعل هي:

• 2 CaSO₃ + O₂ → 2 CaSO₄

في هذه الخطوة، يتم تكوين كبريتات الكالسيوم (CaSO₄). كبريتات الكالسيوم هو الاسم الكيميائي للجبس.

تظهر هذه التفاعلات كيفية إزالة ثاني أكسيد الكبريت من الهواء باستخدام الحجر الجيري في عملية إزالة الكبريت من غاز المداخن. تساعد هذه العملية في جعل الهواء أكثر نظافة وأمانًا.

الفوائد البيئية والاقتصادية لتنقية غاز المداخن

توفر أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن فوائد بيئية واقتصادية. فهي تساعد على تقليل الانبعاثات الضارة وتحسين جودة الهواء. وهذا يؤدي إلى بيئة أكثر صحة. وفي الوقت نفسه، فإنها تخلق فرصًا للنمو الاقتصادي من خلال إعادة استخدام المنتجات الثانوية. والجص، وهو منتج ثانوي شائع لإزالة الكبريت من غاز المداخن، مفيد في البناء.

• انخفاض الانبعاثات:تعمل أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن على تقليل الغازات الضارة. يمكن أن تسبب هذه الغازات مشاكل مثل الأمطار الحمضية ومشاكل الجهاز التنفسي. من خلال خفض هذه الانبعاثات، تساعد أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن في حماية الهواء الذي نتنفسه.
• جودة الهواء أفضل:مع انخفاض الانبعاثات الضارة، تتحسن جودة الهواء. ويؤدي الهواء النظيف إلى تقليل المشاكل الصحية. وهذا يعني أن الناس يمكنهم التمتع بنوعية حياة أفضل.
• إعادة استخدام المنتجات الثانوية (الجبس):تنتج أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن الجبس كمنتج ثانوي. ويُستخدم الجبس في صناعة الحوائط الجافة ومواد البناء الأخرى. وتعمل إعادة الاستخدام هذه على تقليل النفايات وخلق فرص العمل في صناعة البناء.
• انخفاض تكاليف الرعاية الصحية:عندما تتحسن جودة الهواء، تنخفض تكاليف الرعاية الصحية. ويقل عدد الأشخاص الذين يصابون بالأمراض بسبب تلوث الهواء. وهذا يوفر المال للأسر ونظام الرعاية الصحية.
• ضرر بيئي أقل:تساعد أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن على حماية البيئة. فمن خلال خفض الانبعاثات، تعمل على الحد من الضرر الذي يلحق بالنظم البيئية. وهذا مهم للحفاظ على صحة كوكبنا للأجيال القادمة.

بشكل عام، توفر أنظمة إزالة غازات المداخن فوائد مهمة. فهي تعمل على تحسين جودة الهواء وخفض التكاليف الصحية مع توفير موارد قيمة للاقتصاد.

التكاليف المرتبطة بإزالة الكبريت من غازات المداخن

يمكن أن تختلف التكاليف المرتبطة بإزالة الكبريت من غازات المداخن بشكل كبير بناءً على التكنولوجيا المستخدمة. يتضمن تنفيذ أنظمة إزالة الكبريت من غازات المداخن العديد من التكاليف. هناك نفقات رأسمالية، وهي التكاليف الأولية لبناء النظام وتثبيته. التكاليف التشغيلية هي النفقات المستمرة للحفاظ على تشغيل النظام. تغطي تكاليف الصيانة الإصلاحات والفحوصات لضمان عمل النظام بشكل جيد.

تختلف تكاليف تقنيات إزالة الكبريت من غاز المداخن المختلفة. فعادةً ما تكون تكاليف أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن الرطبة أعلى، لكن تكاليف التشغيل أقل. وغالبًا ما تكون تكاليف أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن الجافة أقل، لكن قد تكون تكاليفها الجارية أعلى. وتقع الأنظمة شبه الجافة في المنتصف. وفيما يلي جدول يوضح تكاليف كل نوع من أنواع تقنيات إزالة الكبريت من غاز المداخن.

تُظهر التكاليف لكل طن من ثاني أكسيد الكبريت المزال أن أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن الرطبة تتطلب تكاليف رأسمالية عالية ولكنها تتطلب تكاليف تشغيلية أقل. وتوفر الأنظمة الجافة تكاليف رأسمالية أقل ولكنها قد تؤدي إلى تكاليف تشغيلية أعلى. وتوفر الأنظمة شبه الجافة توازناً بين الاثنين. ولكل تقنية مزاياها وعيوبها، ولكن الاختيار يعتمد على الاحتياجات والميزانيات المحددة.

إزالة الكبريت من غازات المداخن في الهند

تلعب عملية إزالة الكبريت من غازات المداخن دورًا مهمًا في الهند. فهي تساعد في تقليل الانبعاثات الضارة من محطات الطاقة الحرارية. وتضع الحكومة الهندية قواعد للسيطرة على هذه الانبعاثات. وتجعل هذه القواعد من الضروري أن تستخدم محطات الطاقة أنظمة إزالة الكبريت من غازات المداخن.

لقد زاد استخدام أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن بشكل كبير بسبب القواعد البيئية الصارمة. تهدف هذه القواعد إلى حماية جودة الهواء في الهند. ومع ذلك، فإن العديد من التحديات تأتي مع وضع أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن موضع التنفيذ. وتشمل بعض هذه التحديات التكاليف المرتفعة، والفجوات التكنولوجية، والحاجة إلى العمال المهرة.

تتضمن المعالم التنظيمية الرئيسية ما يلي:

• 2015:أعلنت الحكومة عن تشديد معايير الانبعاثات لمحطات الطاقة الحرارية.
• 2016:أصدرت وزارة البيئة والغابات وتغير المناخ المبادئ التوجيهية لتنفيذ حملة إزالة الغابات المركزة.
• 2017:حددت الحكومة مواعيد نهائية لمحطات الطاقة الحالية لتثبيت أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن.
• 2020:تتضمن المبادئ التوجيهية الجديدة فرض حدود أكثر صرامة للانبعاثات.

وتوضح هذه الإنجازات مدى جدية الحكومة الهندية في الحد من التلوث. ويعكس التركيز على إزالة الكبريت من غاز المداخن التزام البلاد بهواء أنظف وبيئة أكثر صحة. وعلى الرغم من التحديات، فإن الحاجة إلى إزالة الكبريت من غاز المداخن واضحة مع سعي الهند نحو تحسين جودة الهواء.

الاتجاهات والتطورات المستقبلية في أنظمة إزالة الكربون من الغاز

تركز الاتجاهات والتطورات المستقبلية في أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن على التقنيات الجديدة التي تجعلها أفضل وأقل تكلفة. تساعد هذه التطورات في الحد من التلوث الناجم عن محطات الطاقة والمصانع. ومع قيام البلدان بإنشاء قوانين بيئية أكثر صرامة، فمن المرجح أن ينمو الطلب على أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن.

تتضمن بعض الاتجاهات والابتكارات الرئيسية في أنظمة المناقشة الجماعية المركزة ما يلي:

• تحسين الكفاءة:إن التصميمات والمواد الجديدة تجعل أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن تعمل بشكل أفضل. فهي تزيل المزيد من الملوثات باستخدام قدر أقل من الطاقة.
• خفض التكاليف:تجد الشركات طرقًا لخفض تكاليف بناء وتشغيل أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن. وهذا يجعلها أكثر تكلفة لمحطات الطاقة.
• التكنولوجيا الذكية:تستخدم العديد من أنظمة إزالة غازات المداخن الآن أجهزة استشعار وبرامج. وهذا يساعد في مراقبة الأنظمة والتحكم فيها بشكل أكثر فعالية.
• اللوائح البيئية:تفرض الحكومات في مختلف أنحاء العالم قواعد أكثر صرامة لحماية البيئة. وهذا من شأنه أن يحفز سوق أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن.
• نمو السوق:يتوقع الخبراء أن سوق أنظمة إزالة الكربون من الغاز سوف ينمو في السنوات القادمة. وسوف تستثمر المزيد من الشركات في هذه الأنظمة لتلبية اللوائح الجديدة.

تظهر هذه الاتجاهات اتجاهًا واضحًا لأنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن. وتهدف هذه الأنظمة إلى أن تكون أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة، مما يساعد على حماية البيئة.

خاتمة

تساعد أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن في تقليل الانبعاثات وتلبية القواعد البيئية. فهي تلتقط الغازات الضارة من العمليات الصناعية. وهذا يجعل الهواء أنظف وأكثر أمانًا للجميع. تحتاج العديد من الصناعات إلى اتباع هذه القواعد لحماية البيئة. من خلال استخدام أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن، يمكنها العمل بطريقة أفضل للكوكب.

تُظهر الصناعات التي تتبنى تقنيات إزالة الكبريت من غاز المداخن أنها تهتم بتأثيرها على البيئة. لا تساعد أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن في الامتثال للقوانين فحسب، بل تدعم أيضًا العمليات المستدامة. إن الهواء النظيف يفيد الجميع، مما يجعل من الضروري للصناعات اتخاذ الإجراءات اللازمة. يعد تبني أنظمة إزالة الكبريت من غاز المداخن خيارًا ذكيًا لمستقبل أكثر صحة.