تقنية التحكم في الانبعاثات
مجفف الرذاذ الماص
تعمل أجهزة مجفف الرذاذ الماص على تسهيل إزالة الملوثات الحمضية والمعادن الثقيلة والغبار من غاز الاحتراق والغازات المتسربة في محطات الطاقة المزودة بالوقود الحفري، ومحرقات النفايات، والمنشآت الصناعية.
عملية مجفف الرذاذ الماص
المزايا
اخترعت GEA في السبعينيات من القرن الماضي عملية امتصاص تجفيف الرذاذ - وهي الاستخدام الفريد لتكنولوجيا تجفيف الرذاذ لامتصاص الغاز الحمضي. ومنذ ذلك الحين، وهذا النظام خاضع للتطوير والتحسين المستمرَّين لتلبية المتطلبات والظروف المتغيرة. ولذلك، فإن العملية تمثل تكنولوجيا فعّالة ومتنوعة وخاضعة لاختبارات دقيقة. وتكون كل عملية امتصاص تجفيف الرذاذ مخصصة لتلبي المتطلبات الخاصة للعميل فضلًا عن توافقها مع التشريعات البيئية المعمول بها. تتميّز أجهزة الامتصاص بوجود نظام مثبت جيدًا وميزاته التي تضم التحكم وقت الذروة والحقن بالكربون النشط، وهو النظام الذي صُمم لأغراض ضمان انخفاض انبعاثات الزئبق والديوكسين.
المزايا
• كفاءة في إزالة الغازات الحمضية المرتفعة
• رأس مال منخفض وتكاليف أقل للتشغيل والصيانة
• استهلاك أقل في الطاقة والمياه - تشغيل مع وجود مياه منخفضة الجودة
• توفر عالي بالمصنع
عملية امتصاص تجفيف الرذاذ
عملية تجفيف الرذاذ هي عملية إزالة الكبريت من غازات الاحتراق شبه الجافة. تعتمد العملية على مادة ممتصة من هيدروكسيد الكالسيوم (الجير المطفأ)، وينتج عنها منتج نهائي ثابت وجاف يتكون أساسيًا من الرماد المتطاير ومكونات الكالسيوم المتنوعة.
يتم إدخال غاز الاحتراق الساخن غير المُعالَج في مجفف الرذاذ الماص عن طريق موزع غاز الاحتراق ويتلامس بعدئذٍ مع الممتص عال التفاعل الذي سيتم تذريته بواسطة المرذاذ الدوار. ويسمح التلامس الفعال بين غاز الاحتراق والممتص بالنقل السريع لكتلة المكونات الحمضية من غاز الاحتراق إلى الممتص القلوي. يعمل الممتص على معادلة الأحماض الممتصة (ثاني أكسيد الكبريت + هيدروكسيد الكالسيوم (الجير المطفأ) -> كبريتيد الكالسيوم/سولفونات الكالسيوم + الأكسجين). وأثناء حدوث هذا التفاعل، تتبخر المياه، ومن ثم يتشكل المسحوق الجاف. سيتم ترسيب جزيئات المسحوق الجاف في أسفل غرفة الممتص وتفريغها من هنا، بينما يتم نقل الجزء الرئيسي إلى مجمّع الغبار السفلي حين يترك غاز الاحتراق البارد الغرفة. يمر غاز الاحتراق - الذي أصبح نظيفًا - من مجمّع الغبار إلى المدخنة دون إعادة تسخين.
ويتم ضخ هيدروكسيد الكالسيوم - إما بشرائه في صورة جير مطفأ أو (الأكثر انتشارًا وملاءمة اقتصادية) تحضيره في الموقع من الجير المحترق، أكسيد الكالسيوم - في المرذاذ الدوار من الخزان العازل. بعد العزل، إما يتم المسحوق إلى منشأة تخزين المنتج النهائي، أو تتم إعادة تدويره في العملية المخصصة للاستخدام المحسّن للممتص الزائد. ويكون المنتج النهائي من العملية مسحوقًا جافًا وثابتًا. ويُستخدم هذا المسحوق في جميع أنحاء العالم، وبشكل رئيسي في إنشاء الطرق ومواد البناء ولأغراض أخرى في مجال الإنشاء.
تتميّز تقنية امتصاص تجفيف الرذاذ بالأداء الممتاز فيما يتعلق بالامتصاص - ولا يقتصر ذلك على ما يتعلق بالملوثات الرئيسية، مثل ثاني أكسيد الكبريت وحمض الهيدروكلوريد. وسيتم عمليًا إزالة الملوثات، مثل ثالث أكسيد الكبريت والهافنيوم وغيرهما، تمامًا نظرًا لرش الممتص الذي تمت تذريته بدقة في مسار غاز الاحتراق وإزالة الغبار اللاحق. ويسهل ذلك استخدام فولاذ الكربون باعتباره مادة إنشاءات من خلال مسار غاز الاحتراق. كما أن ثمة ميزتين إضافيتين: في المقام الأول، تسمح العملية باستخدام المياه المعالجة منخفضة الجودة، مثل الماء المستعمل أو حتى ماء الأمطار؛ وثانيًا، وبما أن العملية لا ينتج عنها ماءً مستعملًا، لن تكون هناك معالجة للمياه المستعملة اللاحقة.
أكثر من 200 مرجع.
وعلى الصعيد العالمي، تم إنشاء أكثر من 200 مصنع لامتصاص تجفيف الرذاذ في محطات الطاقة، ومصانع الحديد، ومصانع محرقات النفايات، وفي مصانع حرق النفايات الخطرة. كلها تتشارك في سمة واحدة شائعة: أنها تعمل وفقًا أو بما يتجاوز شروط الأداء المطلوبة التي تقرّها السلطات المحلية. وحتى اليوم، فإن المصانع الأولى، التي شُيّدت في الثمانينيات من القرن العشرين لا تزال تعمل بنجاح وبحالة مرضية.
• إجمالي عدد المصانع المشيّدة: > 200
• إجمالي عدد أجهزة الامتصاص: > 350
• إجمالي عدد أجهزة المرذاذ: > 450
• تثبيت العملية في مصانع طاقة تقترب سعتها من 25000 ميجاوات كهربائية إلى 4300 ميجاوات حرارية
• تثبيت العملية لدى أكثر من 160 خطًا من المحارق على مستوى العالم
• تثبيت العملية لدى أكثر من 10,000 وحدة تلبيد m2 على مستوى العالم
المكونات الرئيسية
المكونات الرئيسية لعملية امتصاص تجفيف الرذاذ هي مجفف الرذاذ الماص والمرذاذ الدوار وموزع الغاز وغرفة الممتص.مرذاذ دوار
عجلة المرذاذ
المرذاذ الدوار هو العنصر الرئيسي في جهاز مجفف الرذاذ الماص. ويرذذ هذا الجهاز السائل الممتص في غاز الاحتراق، وبشكل أساسي بواسطة تغذية السائل الممتص إلى عجلة المرذاذ التي تدور بسرعة 10000 لفة في الدقيقة. وبرفع السائل للخارج، تفتت العجلة الدوارة السائل إلى رذاذ من قطرات صغيرة للغاية (أصغر من 50 ميكرون) مع مناطق ذات أسطح كبيرة.
باستخدام العجلات المقاومة للتآكل ذات الأنواع الخاصة من الفولاذ المقاوم للصدأ ودواخل العجلات، يتم تعديل أجهزة المرذاذ الدوار المستخدمة في عمليات امتصاص تجفيف الرذاذ - الأنواع F-100 و F-360 و F-800 و F-1000 - من أجل تحمل البيئات الصعبة والمواد الممتصة الكاشطة.
يجمع هيكل المرذاذ الدوار بين الجزء السفلي والجزء العلوي، ويفصل بينهما لوح داعم مركزي. يضم الجزء العلوي علبة التروس ونظام التشحيم إلى جانب حوض تجميع الزيت العلوي. ويعمل المرذاذ بواسطة موتور عمودي موجود أعلى علبة التروس. وتنقل القارنة المرنة الطاقة من الموتور إلى عمود الإدخال لعلبة التروس. ويتكون الجزء السفلي من المرذاذ، الذي يتعرض للوسائل الساخنة داخل غرفة الممتص، بشكل أساسي من عمود الدوران المرن، ومحامل عمود الدوران، وأنبوب التغذية والتدفق، وموزع السائل، وعجلة المرذاذ. ونظرًا لما تتمتع به المنتجات من مقاومة للتآكل، فإنه يتم تصنيع أجزاء المرذاذ وعجلة المرذاذ من مواد خزفية. وتتميّز تلك الأجزاء بإمكانية استبدالها نظرًا لأنها تتعرض للكثير من التآكل والبلى بسبب تغذية المواد الممتصة.
أجهزة موزع الغاز
تعمل أجهزة موزع الغاز لتحسين تخزين غاز الاحتراق داخل غرفة الممتص، وتسهيل التلامس الأفضل بين غاز الاحتراق وقطرات الرذاذ لتغذية الممتص. موزع الغاز القياسي، من النوع DGA، هو موزع غاز سقفي مع دوارات توجيه قابلة للضبط. ويُستخدم مع غاز الاحتراق مع مكونات صغيرة للغاية من الرماد المتطاير الكاشط أو الملتصق. بالنسبة لغازات الاحتراق التي تحتوي على تركيزات أعلى من الرماد المتطاير الكاشط، فإنه يتم استخدام موزع الغاز المقاوم للتآكل من النوع DGR. ويُستخدم هذا النوع من موزع الغاز في العديد من أجهزة مجفف الرذاذ الماص الموجود في مصانع محارق النفايات البلدية.
وتُستخدم موزعات الغاز متعددة المركبات مع أحجام غاز الاحتراق التي تبلغ 400,000 متر مكعب طبيعي/الساعة وأكبر. هنا، ينقسم غاز الاحتراق إلى مسارين، حيث يدخل نحو 60% من الغاز من خلال موزع الغاز بالسقف، بينما يدخل الجزء المتبقي من غاز الاحتراق في موزع الغاز المركزي. ويُتبع هذا الإعداد غالبًا في مصانع الطاقة والتلبيد. وتُصنع أغلب موزعات الغاز من الفولاذ الخفيف.
غرفة جهاز مجفف الرذاذ الماص
تُصنع غرفة جهاز مجفف الرذاذ الماص بشكل عام من الفولاذ الخفيف، وهي تشييد أسطواني الشكل مع جزء سفلي مخروطي. ويدخل غاز الاحتراق الغرفة عن طريق موزع (موزعات) الغاز ويغادرها من خلال أنبوب خارج موجود في الجزء السفلي المخروطي. ويتم تركيب المرذاذ الدوار في وسط الغرفة، ويكون محاطًا به المخرج من موزع الغاز بالسقف ما يسمح للغاز بالامتزاج مع تغذية الممتص المرذذ. ويتم وضع موزع الغاز المركزي مباشرة أسفل المرذاذ، ما يسهل من زيادة رذاذ المرذاذ من أجل تلامس أفضل للغاز/السائل.
يعتمد حجم الغرفة على مقدار غاز الاحتراق وخصائصه، ويتباين الشكل وفقًا لنوع موزع الغاز. ويوجد مخرج للجزيئات الأكبر موجود عند أسفل الجزء المخروطي من الممتص.
وتعكف شركة GEA على التطوير والتحسين المستمر لتصميم وحجم غرفة الممتص وموزع الغاز. نحن نقدم حاليًا سعة لمعالجة أكثر من 2,000,000 متر مكعب طبيعي/الساعة في غرفة ممتص واحدة، ولا نزال نسعى جاهدين لتصميم مجفف الرذاذ الماص لسعات تحميل أكبر من الغاز.
استخدامات مصنع الطاقة
يرتبط جزء معقول من تكاليف مصنع الطاقة بالتحكم في الانبعاثات، لذا يكون لاستخدام التقنيات الملائمة التأثير البيئي والميزات التنافسية.
معالجة طاقة SDA
يتكون المنتج النهائي من امتصاص تجويف الرذاذ منتجات التفاعل والممتص الزائد والرماد المتطاير. وتكون نسبة ثاني أكسيد الكبريت/حمض الهيدروكلوريد في غاز المدخل مرتفعة، ومن ثم يُسمح بالتشغيل على مقربة من درجة حرارة التشبع مع ثبات الحرارة والحد من محتوى الجير في المنتج النهائي. ويمكن أن يحقق نظام امتصاص تجويف الرذاذ معدلات إزالة للكبريت عالية للغاية، وبشكل عملي يكون التقييد بواسطة المحتوى المقبول من الجير الزائد في المنتج النهائي.
وعندما يتعلق الأمر بمقدار الغاز وتركيبه، فإن التغييرات الطبيعية في تشغيل مولد غاز الاحتراق تكون سلسة للغاية بشكل عام بحيث يتحقق التحكم في درجات حرارة المخرج والانبعاثات ببساطة بواسطة مزيج مسارات التغذية للممتص وإعادة تدوير العجينة (أو الماء) في الخزان العلوي. وإلى حد كبير، يتم شراء الممتص المستخدم في استعمالات مصانع الطاقة وتخزينه في صورة أكسيد الكالسيوم، ثم إطفائه في الموقع.
(إدخال رسم متحرك)
يتم إدخال غاز الاحتراق الساخن غير المُعالج في وحدة الممتص عن طريق موزعات الغاز من أجل توزيع مثالي لتدفق الغاز؛ ويتم التلامس مع الممتص بسهولة عن طريق المرذاذ الدوار. ويسمح التلامس الفعال بين الغاز والممتص المرذذ بالنقل السريع لكتلة المكونات الحمضية التي تحدث أثناء العملية من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.
ويعمل الممتص القلوي على معادلة الحمض الممتص، ويتم توليد منتج التفاعل المطلوب بواسطة تبخر المياه في نفس الوقت. سيتم ترسيب المنتج النهائي الجاف في أسفل غرفة الممتص حيث سيتم تفريغها، بينما يتم نقل الجزء الرئيسي إلى مجمّع الغبار السفلي مع غاز الاحتراق البارد، ثم يُزال من الغاز. يمر الغاز الذي أصبح نظيفًا الآن من مجمّع الغبار إلى المدخنة دون إعادة تسخين.
بعد التفاعل الكيميائي لامتصاص المكون الحمض والتجفيف النهائي، يتم فصل المنتج النهائي المسحوقي من الحالة الغازية ونقله إلى منشأة تخزين المنتج النهائي أو إعادة الاستخدام في عملية مجفف الرذاذ الماص بالنسبة للاستخدام المحسن للممتص الزائد. وسواء كان تصميم منشأة مجفف الرذاذ الماص كنظام أحادي أم للدمج مع نظام إعادة التدوير، فإنه سيعتمد على جودة غاز المنفذ ومتطلبات الانبعاثات.
مصانع التلبيد والاستخدامات المشابهة
امتصاص تجويف الرذاذ هو الحل المثالي لإزالة الغبار وعوادم الغازات الحمضية من مصانع التلبيد.
معالجة SDA Sinter
يمكن أن تحدث الاختلافات في جودة الغاز بسرعة نسبيًا، ومن ثم يجب تصميم نظام التحكم ليعمل وفقًا لذلك. وإلى حد كبير، يتم شراء الممتص لاستعمالات مصانع التلبيد وتخزينه في صورة أكسيد الكالسيوم لإطفائه لاحقًا في الموقع. تكون أجهزة المرذاذ الدوار المطبقة في مصانع التلبيد من النوع F-360 و F-800 و F-1000 بشكل عام مع عجلات من الفولاذ المقاوم للصدأ وأجزاء مركزية.
(إدخال رسم متحرك)
يتم إدخال غاز الاحتراق الساخن غير المُعالج في وحدة الممتص عن طريق موزعات الغاز من أجل توزيع مثالي لتدفق الغاز؛ ويتم التلامس مع الممتص عن طريق المرذاذ الدوار. ويسمح التلامس الفعال بين الغاز والممتص المرذذ بالنقل السريع لكتلة المكونات الحمضية من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.
يعمل الممتص القلوي على محايدة الحمض الممتص، ويتشكل المنتج من هذا التفاعل مع تبخر الماء في نفس الوقت. يترسب المنتج النهائي الجاف في أسفل غرفة الممتص حيث سيتم تفريغها، بينما يتم نقل الجزء الرئيسي إلى مجمّع الغبار السفلي مع غاز الاحتراق البارد، ثم يُزال من الغاز. يمر الغاز الذي أصبح نظيفًا من مجمّع الغبار إلى المدخنة دون إعادة تسخين.
بعد امتصاص المكون الحمضي والتجفيف النهائي، يتم فصل المنتج النهائي المسحوقي من الحالة الغازية ونقله إلى منشأة تخزين المنتج النهائي أو إعادة الاستخدام في عملية مجفف الرذاذ الماص بالنسبة للاستخدام المحسن للممتص الزائد. وسواء كان تصميم المصنع كنظام أحادي أم للدمج مع نظام إعادة التدوير، فإنه سيعتمد على جودة غاز المنفذ ومتطلبات الانبعاثات.
استخدامات محرقة النفايات
امتصاص تجفيف الرذاذ هي وسيلة لتلبية اللوائح الصارمة الخاصة بالانبعاثات المطبقة على مصانع محرقات النفايات.
معالجة النفايات SDA
ويزيد محتوى حمض الهيدروكلوريد المرتفع في الغاز من درجة حرارة غاز المنفذ بقدر بارز بخلاف ما يمكن رؤيته في استخدامات مصانع الطاقة. ونتيجة لذلك، سيكون للمنتجات النهائية سلوكيات مختلفة. وعلاوة على ذلك، سيكون محتوى الرطوبة والأكسجين أعلى في غاز النفايات. وتستدعي خصائص التجفيف للممتص ومحتوى الكلوريد المرتفع في المنتج النهائي والوضع الأحادي وغيرها وجود تصميم يتمتع بوقت احتفاظ أكبر في غرفة الممتص، ومن ثم يتم تشغيل المصانع عند درجات حرارة خرج كبيرة.
ويمكن دمج نظام التحكم في الذروة في التصميم لأغراض تحسين قدرة نظام أجهزة مجفف الرذاذ الماص على التعامل مع التنوعات الشديدة في حالات المنفذ. ومع هذه الميزة، يتم دفع الممتص الجاف، هيدروكسيد الكالسيوم المسحوقي مباشرة في مسار غاز الاحتراق. ويمكن أيضًا الاستفادة من النظام المتميز المعتمد على حقن الكربون النشط بالسحق للحد بفعالية من انبعاث الزئبق والديوكسينات بشكل خاص. ويمكن أن يكون الممتص المعتمد عليه في استخدامات محارق النفايات أكسيد الكالسيوم وهيدروكسيد الكالسيوم، حسب التوريدات المحلية والتكاليف.
(إدخال رسم متحرك)
يتم إدخال غاز الاحتراق الساخن غير المُعالج في وحدة الممتص عن طريق موزع الغاز في السقف من أجل توزيع مثالي لتدفق الغاز؛ ويتم التلامس مع الممتص عن طريق المرذاذ الدوار. يسمح التلامس الفعال بين الغاز والممتص المرذذ بالنقل السريع لكتلة المكونات الحمضية من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.
ويعمل الممتص القلوي على معادلة الحمض الممتص، ويتم تحقيق منتج التفاعل المطلوب. وفي نفس الوقت أثناء هذا التفاعل، تتبخر المياه، ومن ثم يتشكل المسحوق الجاف. سيتم ترسيب جزيئات المسحوق الجاف في أسفل غرفة الممتص وتفريغها من هنا، بينما يتم نقل الجزء الرئيسي إلى مجمّع الغبار السفلي سويًا مع غاز الاحتراق البارد وتتم الإزالة من الغاز. يمر الغاز الذي أصبح نظيفًا من مجمّع الغبار إلى المدخنة دون إعادة تسخين.
وبعد التفاعل الكيميائي، وضبط امتصاص المكونات الحمضية والتجفيف النهائي، يتم فصل المنتج النهائي المسحوقي من الحالة الغازية ونقله إلى منشأة تخزين المنتجات النهائية. وللإزالة الفعالة للديوكسينات والزئبق من الغاز، يتم أيضًا حقن الكربون النشط بالسحق في مسار الغاز. ويمكن أيضًا دمج نظام التحكم في الذروة، المعتمد على حقن الجير المطفأ في مسار الغاز، في التصميمات المستهدفة للتحكم السريع للتنوعات اللاحقة في جودة غاز المنفذ. وتُصمم أغلب مصانع محارق النفايات ذات أجهزة مجفف الرذاذ الماص كأنظمة أحادية.
Process for Power plant and Sinter plant applications
Key Components
The Spray Dryer Absorber – the Rotary Atomizer, the Gas Disperser and the Absorber Chamber – is the heart of the Spray Drying Absorption process.
Spray Drying Absorption - the unique use of the spray drying technology for acid-gas absorption - was originally invented by GEA in the 1970s.
Ever since, it has been subject to continuous further development and optimized to meet changing conditions and requirements. Hence, the process stands as an efficient, versatile and thoroughly tested technology.
Rotary Atomizer wheel
This wheel is the key element in the SDA and atomizes the absorbent liquid into flue gas. The fast-rotating wheel breaks the liquid into an atomized mist of exceptionally small droplets with immense surface areas.
Gas Dispersers
Gas dispersers serve to optimize the distribution of flue gas inside the absorber chamber, facilitating the best contact between the flue gas and the atomized droplets of absorbent feed.
Spray Dryer Absorber chamber
The flue gas enters the SDA chamber, a cylindrical steel construction, via the gas disperser and leaves through an outlet duct at the coned bottom. The Rotary Atomizer installed centrally allows the gas to mix with the feed.
Power plant applications
The Spray Drying Absorption process is a versatile way of cleaning flue gases by the removal of acid gases and particulates generated by fossil-fuel burning, mainly coal. Because of the presence of large volumes of flue gasses, power plant installations frequently have more than one Spray Dryer Absorber module. A compound-gas disperser ensures an optimum gas flow, even at very large volumes. The considerable plant size and gas volumes normally favor recycling of the end product, allowing operation at low outlet temperatures, no more than 10 - 15° C above adiabatic saturation temperature.
The end product from Spray Drying Absorption consists of the reaction products, excess absorbent and fly ash. The SO2/HCl ratio of the inlet gas is high, thus allowing for operation close to the adiabatic saturation temperature and minimizing the content of lime in the end product. A Spray Drying Absorption system can achieve very high desulphurization rates, practically only limited by the accepted content of excess lime in the end product.
Sinter plant applications
Spray Drying Absorption is the ideal solution for removing dust and acid-gas exhaust from sinter plants.
Spray Drying Absorption installations for sinter plants combine features from power- and waste incineration plants.
Flue gas volumes are normally high; and, hence, necessitate the installation of large absorber modules. But, frequently, acid contents will be relatively low, thus allowing for the use of single pass systems.
Variations in gas quality may occur relatively fast, and therefore the control system must be designed to act accordingly. To a large extent, absorbent used for sinter plant applications will be purchased and stored as CaO for subsequent on-site slaking. The Rotary Atomizers applied in sinter plants are generally F-360, F-800 and F-1000, equipped with stainless steel wheels and central parts.
Process for Power plant and Sinter plant applications
Waste to Energy applications
Spray drying Absorption is a means to meet the strict emission regulations applying to waste-incineration plants.
Waste incinerator applications are generally characterized by relatively low gas amounts; and, hence, the absorber is constructed with only a roof gas disperser. The smaller plant size and the composition of acid content typically favor single-pass designs. The Rotary Atomizers employed in waste incinerator plants, SDAs, are normally type F-100, equipped with wheels in Hastelloy.
The high HCl content in the gas gives rise to a considerably higher inlet gas temperature than seen in power plant applications. Consequently, the end products will show different behaviors. Further, the moisture and O2 content of the waste gas is higher. The drying properties of the absorber, high chloride content in the end product, single pass mode, etc., call for a design with higher retention time in the absorber chamber, and therefore the plants are operated at high outlet temperatures.
Process for Waste to Energy applications
Downloads
رؤى GEA
Innovating for impact: صياغة حلول أفضل للعملاء
يُطلب من قطاع الإنتاج الصناعي أن يقلل من استهلاك الموارد، وأن يصبح أكثر ذكاءً، وأن يحافظ على إنتاجية المعدات لفترة أطول. في شركة GEA، يتغير أسلوب الابتكار؛ إذ تتضافر جهود الهندسة، ورؤى العملاء، والخبرة الرقمية، والخدمات في مرحلة مبكرة، أي في الوقت الذي لا يزال فيه بالإمكان تشكيل الحل من جوهره.
