- معالجة غازات النفايات
- معالجة الحمأة
- معالجة المياه
- صندوق تنقية المياه المحمول - نظام التناضح العكسي
- نظام التناضح العكسي المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ
- أنظمة معالجة المياه في حاويات
- نظام تحلية مياه البحر
- أنظمة معالجة المياه UF
- أنظمة معالجة المياه NF
- أنظمة معالجة المياه EDI وما إلى ذلك
- خط تعبئة المياه في الزجاجات/الدلاء/الأكياس
- نظام معالجة مياه الصرف الصحي MBR
- معالجة المياه الشاملة
010203
إزالة الكبريت من غازات المداخن
مقدمة المشروع
المزايا التقنية لأبراج الرش لإزالة الكبريت:
١. تم استكمال التصميم الفني المتكامل لإزالة الدخان، وإزالة الكبريت، وإزالة النيتروجين، وإزالة الغبار، والتجفيف. يتميز الهيكل بالبساطة والتماسك، والعملية معقولة، والهيكل الداخلي سهل التكتل والانسداد، كما أن غازات المداخن لا تحمل الماء.
2. تم تصميم معدل استخدام المساحة الفعالة داخل المعدات بنسبة 100٪، ويتم إذابة السخام تمامًا في محلول الماء القلوي في عملية التنقية بأكملها لتحقيق تأثير نقل الكتلة الفعال؛
3. تطبيق تصميم رذاذ الرش الخارجي عالي الكفاءة، وتصميم المعدات الداخلي بدون أجزاء تآكل، لضمان إزالة الكبريت والغبار بأقصى قدر من الكفاءة؛ تشكيل عملية نقل الكتلة الأكثر كفاية لغاز المداخن والحل القلوي لضمان إزالة الكبريت والغبار بأقصى قدر من الكفاءة؛
5. تصميم قناة غاز المداخن السلسة داخل المعدات، اتجاه غاز المداخن بدون زاوية ميتة، يقلل من المقاومة الحرارية لغاز المداخن، ويضمن التأثير تحت ظروف التصميم، ولا يؤثر على تشغيل الغلايات ومعدات الاحتراق الأخرى؛
نوع نموذجي من برج امتصاص إزالة الكبريت
يُعدّ نظام برج الامتصاص العنصر الأساسي في نظام إزالة الكبريت الرطب من غازات المداخن. ويُقسّم برج الامتصاص، وفقًا لوظائفه المختلفة، إلى منطقة إزالة الضباب (منطقة الغاز)، ومنطقة امتصاص الرش الذري (منطقة خلط الغاز والسائل)، ومنطقة الأكسدة (منطقة السائل) من الأعلى إلى الأسفل. وتُجرى في برج الامتصاص التفاعلات الكيميائية الرئيسية، مثل إزالة كبريتات الكبريت من غازات المداخن وأكسدة كبريتيت الكالسيوم، ناتج إزالة الكبريت.
تشتمل المعدات الرئيسية المثبتة داخل برج الامتصاص من الأسفل إلى الأعلى بشكل عام على معدات خلط الملاط، وشبكة أنابيب توزيع الهواء المؤكسد، وجهاز توزيع غاز المداخن عند مدخل برج الامتصاص، وجهاز رش الملاط، وجهاز إزالة الضباب ونظام مياه التنظيف، إلخ.
يحتوي برج امتصاص إزالة الكبريت الرطب على العديد من أنواع الهياكل، وفقًا لطريقة اتصال الغاز والسائل المختلفة، يمكن تقسيم برج إزالة الكبريت إلى برج الرش، وبرج العمود السائل وبرج التعبئة، وما إلى ذلك، ومن بينها برج الرش لديه مزايا الكفاءة العالية، والمقاومة المنخفضة، والتوافر العالي، وهو نوع البرج الرائد في عملية إزالة الكبريت الرطبة من الحجر الجيري - الجبس.
1. برج الرش
برج الرش، المعروف أيضًا باسم جهاز غسل الرذاذ، هو النوع السائد من أبراج جهاز إزالة الكبريت من غاز المداخن الرطب، وعادةً ما يتم ترتيبه عن طريق التلامس المعاكس بين غاز المداخن والطين. يتم ترتيب عدة طبقات من الفوهات في الجزء العلوي من برج الامتصاص، ويشكل ملاط مزيل الكبريت ضبابًا سائلًا من خلال فوهة الرذاذ. عندما يكون غاز المداخن وضباب الملاط على اتصال كامل في الاتجاه المعاكس، يتم امتصاص SOz. كما تتم إزالة معظم الشوائب مثل CI وF- والغبار في غاز المداخن في برج الامتصاص. يتم تفريغ ملاط الامتصاص الذي يحتوي على الجبس والغبار والشوائب جزئيًا في نظام تجفيف الجبس. يتم ضخ ملاط الحجر الجيري من خلال الدورة إلى فوهات طبقة الرش المرتبة على ارتفاعات مختلفة في البرج. الفوهات مصنوعة من مواد مقاومة للتآكل. يتم رش الملاط لأسفل من الفوهة لتشكيل قطرات صغيرة متفرقة وتسقط. وفي الوقت نفسه، يتدفق غاز المداخن لأعلى ضد التيار، وخلال هذه الفترة يتلامس الغاز والسائل بشكل كامل ويغسلان ثاني أكسيد الكربون.
تدرس نظرية امتصاص ثاني أكسيد الكبريت في برج الامتصاص عملية انتقال الكتلة والامتصاص الكيميائي للطور الغازي السائل في مساحة صغيرة، وفقًا لأنماط التلامس المختلفة بينهما. وتشمل هذه النظرية بشكل رئيسي نظرية الغشاء، ونظرية التناضح، ونظرية تجديد السطح.
برج الرش الموضح في الشكل مُجهز بطبقة من صينية السبائك. تُعزز هذه التقنية، التي صممتها شركة B&W، كفاءة نقل الكتلة لمرحلتي الغاز والسائل، وتُقلل نسبة السائل إلى الغاز بشكل فعال. ومع ذلك، فإن مقاومة غازات المداخن في الصينية كبيرة (تبلغ مقاومة طبقة الصينية حوالي 500 باسكال)، والميزة التنافسية محدودة قبل تطبيق الانبعاثات المنخفضة للغاية على المستوى الوطني. تُستخدم هذه التقنية فقط في المشاريع ذات تركيز SOz العالي وكفاءة إزالة الكبريت العالية عند مدخل برج إزالة الكبريت. في السنوات الأخيرة، ومع الترويج المستمر للتحول منخفض الانبعاثات للغاية، اعتمدت بعض المشاريع تقنية المنصات المزدوجة لتقليل التغييرات في برج الامتصاص الحالي وتحقيق كفاءة إزالة الكبريت العالية نسبيًا دون زيادة نسبة السائل إلى الغاز.
مبدأ الصينية لتحسين كفاءة إزالة الكبريت هو أنه يمكن الحفاظ على طبقة من الملاط على لوحة تعزيز التدفق المشترك، والتي يمكن أن تتدفق بالتساوي على طول الثقوب لتشكيل درجة معينة من فيلم السائل، بحيث يتم توزيع الملاط بالتساوي. يزيد الفيلم السائل من وقت التلامس بين غاز المداخن والملاط في برج الامتصاص. عندما يمر غاز المداخن عبر الصينية، يكون تلامس الغاز والسائل ممتلئًا، ويكون التدفق المضطرب فوق الصينية مكثفًا، مما يعزز نقل الكتلة من ثاني أكسيد الكبريت إلى الملاط. تعمل طبقة رغوة الملاط المتشكلة على توسيع سطح تلامس الغاز والسائل، مما يحسن معدل استخدام الممتص، ويمكن أن يقلل بشكل فعال من نسبة السائل إلى الغاز وكمية رذاذ الملاط المتداول. ومع ذلك، بالمقارنة مع البرج الفارغ، فإن عيب برج الامتصاص مع تركيب الصينية هو أن مقاومة برج الامتصاص عالية نسبيًا، واستهلاك طاقة مروحة التعزيز مرتفع.
يتميز الطبق المزدوج بتجانس تدفق الهواء، إذ يمر غاز المداخن أولاً عبر الطبق داخل البرج، ويضبط تجانس الطور الغازي-السائل مع الغشاء السائل على الطبق. ويتحقق التلامس الأمثل بين الغاز والطين فوق كامل ارتفاع منطقة الامتصاص. وبالمقارنة مع الطبق المفرد، يتميز الطبق المزدوج بطبقة إضافية من الغشاء السائل، مما يُحسّن تبادل الغاز-السائل، ويحسن توزيع الطور الغازي، ويوضح تأثير عدم التآزر.
تتمتع صينية سبيكة برج الامتصاص بالوظائف التالية:
(1) توزيع موحد لتدفق الهواء. يدخل غاز المداخن من مدخل برج الامتصاص ويشكل منطقة دوامة. ينخفض معدل تدفق غاز المداخن بعد مروره عبر صينية السبائك من الأسفل إلى الأعلى، ويمر بالتساوي عبر منطقة الرش في برج الامتصاص. كلما زاد قطر برج الرش، زادت أهمية الحفاظ على التوزيع الموحد بالوسائل الميكانيكية. في حال عدم استخدام هذه الصينية، سيتسبب ذلك في عدم توازن غاز المداخن في كل منطقة من برج الامتصاص، أي أن بعض مناطق الامتصاص غير كافية، وبعضها الآخر زائد عن الحد، وهو أمر بالغ الأهمية لإزالة الكبريت من الوحدات الكبيرة. يوضح الشكل مقارنة توزيع سرعة تدفق غاز المداخن في قسم برج الامتصاص قبل وبعد إضافة صينية السبائك. يوضح الشكل (أ) توزيع مجال تدفق غاز المداخن في البرج الفارغ عند دخوله برج الامتصاص ووصوله إلى طبقة الرش، مما يدل على خطورة تدفق التحيز. يوضح الشكل (ب) توزيع مجال تدفق غازات المداخن في برج الصينية عند دخولها برج الامتصاص ووصولها إلى طبقة الرش. يمر غازات المداخن عبر الصينية ويُجبر على التوزيع بالتساوي، مما يتوافق بشكل أفضل مع توزيع الملاط في طبقة الرش.
(2) توزيع الملاط بالتساوي. تُحفظ طبقة من الملاط على الصينية، وتُوزّع بالتساوي على طول الثقوب لضمان توزيع الملاط بالتساوي.
(٣) تعزيز إزالة الكبريت وتحسين معدل استخدام المادة الماصة. يزيد تأثير الخنق والرش في فتحة الصينية من سرعة انتقال كتلة ثاني أكسيد الكبريت إلى قطرات الملاط في غازات الاحتراق. كما تُطيل طبقة الرغوة ذات الارتفاع المحدد المتكونة على الصينية مدة بقاء الملاط وتزيد من مساحة تلامس الغاز والسائل.
عند مرور الغاز، يلعب تلامس الغاز والسائل دورًا في امتصاص بعض مكونات الملوثات، مما يُقلل بشكل فعال من نسبة السائل إلى الغاز، ويحسن معدل استخدام المواد الماصة، ويُقلل من تدفق واستهلاك طاقة مضخة الملاط الدائرية. أظهرت الدراسة أن صينية الطبقة الواحدة تُحسّن تأثير نقل الكتلة بنحو 50%، وتُقلل من نسبة السائل إلى الغاز بنسبة تتراوح بين 15% و30%.
(4) برج الامتصاص المنخفض. يتميز برج الامتصاص المنخفض بتأثير امتصاص جيد، مما يقلل من نسبة السائل إلى الغاز وطبقة الرش، مما يقلل من ارتفاعه. يتميز برج الامتصاص المنخفض بصغر مساحة مقاومة التآكل وخفة الوزن، مما يقلل من تكلفة نظام الامتصاص بالكامل، وتكاليف التشغيل والصيانة.
(5) لا تكلس. الصينية مصنوعة من الفولاذ السبائكي، وهي قوية، وتتميز بالتنظيف الذاتي وتأثير الرغوة القوي، ويمكنها إزالة الجسيمات الصلبة بشكل أكبر، وغسل الملاط المكثف بحيث لا تتكون تكلس الصينية.
(6) سهولة الصيانة. يمكن استخدام الصينية كمنصة تثبيت مؤقتة أثناء تركيب برج الامتصاص، ويمكن استخدامها كمنصة صيانة لطبقة الرش وإزالة السحب بعد التشغيل. يمكن إصلاحها مباشرةً دون الحاجة إلى تفريغ الملاط في البرج أو السقالات، مما يوفر الوقت والجهد.
(7) توفير الطاقة. بالإضافة إلى الخصائص المذكورة أعلاه، فإن أهم ميزة للصواني المسامية هي توفيرها الكبير للكهرباء. فانخفاض نسبة السائل إلى الغاز وانخفاض ارتفاع الماص يُقللان بشكل كبير من طاقة المضخة الدائرية، كما أن تأثير توفير الطاقة يُعوّض زيادة طاقة المروحة الناتجة عن مقاومة الصينية.
(1) توزيع موحد لتدفق الهواء. بعد ضبط الصينية، يتوزع معدل تدفق الغاز إلى برج الامتصاص بشكل جيد، ويكون معظم معدل تدفق الغاز ضمن نطاق معدل التدفق المتوسط.
(2) ازداد معدل ذوبان الحجر الجيري بشكل ملحوظ. قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) للطين على الصينية أقل من قيمة الرقم الهيدروجيني في خزان التفاعل بأكثر من 20%، ومعدل ذوبان الحجر الجيري يتناسب طرديًا مع تركيز أيونات الهيدروجين المائية في الطين [H₂]. تركيز أيونات الهيدروجين [H+] عند pH 4.0 أعلى بـ 31 مرة من تركيز أيونات الهيدروجين [H₂] عند pH 5.5، مما يُسهّل إذابة الحجر الجيري على الصينية.
(3) يزداد زمن التلامس بين غازات المداخن والرواسب بشكل كبير. يبلغ زمن التلامس بين غازات المداخن والرواسب في برج الامتصاص التقليدي حوالي 3.5 ثانية. ولأن الصينية تحافظ على ارتفاع ثابت للفيلم السائل، يزداد زمن بقاء غازات المداخن في برج الامتصاص، ويبلغ زمن احتفاظ الرواسب على صينية واحدة 1.8 ثانية. أما في برج الامتصاص ذي الصينية المزدوجة، فيبلغ زمن احتفاظ الرواسب على الصينية حوالي 3.5 ثانية، ويكون زمن تلامس غازات المداخن أطول بمرة واحدة من زمن البرج الفارغ.
(4) سهولة الصيانة. يُسهّل ضبط الصينية تشغيل وصيانة برج الامتصاص. أثناء صيانة الأجزاء الداخلية للبرج، لا يلزم تصريف جميع المواد الصلبة، بل يكفي تركيب منصة صيانة مؤقتة. يمكن لموظفي التشغيل والصيانة صيانة واستبدال الأجزاء الداخلية للبرج الموضوعة على صينية السبائك، مما يُقلل من وقت الصيانة أثناء التشغيل.
في برج الرش، يجب أن تُقلل الفوهة من فقدان الضغط قدر الإمكان عند الوصول إلى دقة التذرية المطلوبة، ويمكن لرذاذ السائل أن يغطي كامل برج الامتصاص لتحقيق استقرار الامتصاص وانتظامه. في خزان الأكسدة أسفل البرج، يُضخ الهواء بواسطة مروحة أكسدة خاصة. وفي الوقت نفسه، يمنع المُحرك المُثبت بشكل مُتناظر على جدار البرج ترسب الملاط من جهة، ويعزز توزيع الهواء المؤكسد بشكل مُنتظم من جهة أخرى. يُوضع مُزيل الرذاذ أعلى برج الامتصاص لإزالة القطرات الصغيرة التي يحملها غاز المداخن.
في تطوير تقنية إزالة الكبريت من غازات المداخن، يُعد برج الرش أقدم جهاز تفاعل لإزالة الكبريت. ميزته هي قدرته على تكوين مساحة تلامس كبيرة بين الغاز والسائل، وانخفاض نسبة السائل إلى الغاز في النظام. ومع ذلك، لضمان فعالية جيدة، يُشكل رش الملاط قطرات صغيرة موحدة، ويجب أن توفر مضخة الدوران ضغطًا كافيًا، ويجب ألا يكون حجم جزيئات مزيل الكبريت في الملاط كبيرًا جدًا، وإلا فسيكون من السهل انسداد الفوهة. يتطلب هذا أن يصل مزيل الكبريت إلى حبيبات معينة (حوالي 250 شبكة) أثناء عملية الطحن. لذلك، يتطلب هذا الجهاز متطلبات عالية فيما يتعلق بعملية طحن مزيل الكبريت وأداء مضخة الدوران.
حاليًا، يُشكل هذا النوع من أبراج الرش جزءًا كبيرًا من محطات إزالة الكبريت العاملة عالميًا. ومنذ تشغيلها الفعلي خلال السنوات العشر الماضية، تُعد تقنية هذه العملية الأكثر نضجًا، ويمكن للصيانة الدورية ضمان استقرار تشغيل الجهاز. ويُستخدم هذا النوع من أبراج المفاعلات أيضًا في العديد من وحدات إزالة الكبريت في محطات الطاقة الكبيرة المُقدمة في الصين. برج امتصاص الرش هو جهاز برجي يجمع بين غسل أكسيد الكبريت، والامتصاص، والمؤكسد، وتبلور الجبس في غازات المداخن. ويُستخدم هذا النوع من الأبراج على نطاق واسع في محطات إزالة الكبريت من غازات المداخن.
عادةً ما يقع مدخل مدخنة برج الرش المعاكس بين مستوى سائل خزان التفاعل والجزء السفلي من منطقة الامتصاص لجسم البرج، والتي تقع عند نقطة التقاء غاز المداخن عالي الحرارة مع الملاط المتساقط لأول مرة، والمعروفة باسم "الواجهة الجافة-الرطبة". عند دخول غاز المداخن إلى برج الامتصاص، يكون مشبعًا حراريًا، ويتشكل تدرج حراري كبير على طول غاز المداخن الداخل والواجهة بين الجاف والرطب. في هذه المنطقة، تنخفض درجة حرارة غاز المداخن عادةً بسرعة من 120 إلى 150 درجة مئوية إلى حوالي 50 درجة مئوية. بسبب حركة الدوامة أو التوزيع غير المتساوي لغاز المداخن الداخل، يدخل الملاط المتساقط إلى مدخنة المدخل، ويتبخر الماء بعد ملامسة الملاط لجدار المدخنة الساخن، مما يؤدي إلى تكوين رواسب صلبة. سيؤدي التراكم المستمر للمواد الصلبة إلى تقليل مساحة تدفق غازات المداخن الداخلة، وزيادة مقاومة نظام الدخان، مما يؤدي إلى ارتفاع مفاجئ في مروحة السحب المُستحثة، وفي الحالات الخطيرة، ستعمل الوحدة بحمل منخفض أو تُضطر إلى التوقف. تُشير بيئة غازات المداخن الداخلة إلى أنها من أكثر المناطق تآكلًا في نظام إزالة الكبريت الرطبة من غازات المداخن.
يؤدي تراكم الجبس لفترات طويلة عند السطح الفاصل بين الرطوبة والجفاف إلى زيادة مقاومة نظام الرياح والدخان في الوحدة. يُستخدم هيكل غطاء الحماية لدفع السطح الفاصل بين الرطوبة والجفاف إلى داخل البرج، مما يسمح بخروجه من جدار مدخل الدخان، وذلك لمنع ترسب المواد الصلبة الزائدة فيه؛ أو يُمكن جعل مدخل الدخان أفقيًا ومائلًا داخل البرج، مع ربط الجزء الأخير بالبرج لتشكيل شكل دلو مربع.
عادةً ما تُختار المواد الهيكلية لقسم انتقال شفة المدخل من سبائك النيكل عالية الجودة، ذات مقاومة عالية لدرجات الحرارة، ومقاومة عالية للكلوريد والغازات، ومقاومة منخفضة لدرجة الحموضة، ومقاومة للتآكل النقطي والشقوق تحت الرواسب، مثل سبائك C-276 و59. عندما تنخفض درجة حرارة مدخل برج الامتصاص إلى حوالي 100 درجة مئوية، يمكن أيضًا استخدام راتنج رقائق الزجاج المقاوم لدرجات الحرارة العالية والمنخفض السعر للحماية من التآكل.
برج الرش هو اتجاه تطوير أبراج إزالة الكبريت محليًا ودوليًا، ويحتل مكانة بارزة في عمليات إزالة الكبريت من غاز المداخن الرطبة باستخدام الحجر الجيري والجبس. يتميز برج إزالة الكبريت بهيكل بسيط، وقدرة عالية على التكيف مع أنواع الفحم وتغيرات أحمال الغلايات، وفعالية في إزالة الكبريت، وسهولة في التعديل، وسهولة في الصيانة، وصعوبة في التكلس أو التشويش.
2. برج رش الفقاعات
ينتمي مفاعل الفقاعات النفاثة (JBR) إلى مفاعل الفقاعات. يُشكّل مفاعل الغليان النفاثة قلب المفاعل. غالبًا ما يُوضع المفاعل بعد مجمع غبار الغلاية، ويُضخ غاز المداخن رأسيًا إلى ملاط إزالة الكبريت أسفله مباشرةً عبر معدات توزيع غاز خاصة. في هذه العملية، يتفاعل كبريتيت الكالسيوم (S0z) الموجود في غاز المداخن مع الملاط على اتصال كامل، مُولّدًا كبريتيت الكالسيوم. يدخل الهواء المؤكسد من أسفل مفاعل الفقاعات، ويُوزّع بالتساوي في الملاط عبر أنبوب التوزيع، مُؤكسدًا كبريتيت الكالسيوم إلى كبريتات الكالسيوم. تتطلب هذه العملية كمية غبار أقل في غاز المداخن، ويمكن أن تعمل بكفاءة عالية وتُحقق كفاءة أعلى في إزالة الكبريت في ظل تركيزات الغبار العالية.
ينقسم الجزء الداخلي إلى قسمين حسب الوظيفة: منطقة الفقاعات (منطقة الفقاعات النفاثة) ومنطقة التفاعل.
منطقة الفقاعات (منطقة فقاعة الطرد) هي طبقة فقاعات متصلة تتكون من عدد كبير من الفقاعات التي تتشكل وتتكسر باستمرار. تُزود منطقة الفقاعات بأنبوب نفث غاز، ويدخل غاز المداخن الأصلي أسفل مستوى سائل الملاط عبر الأنبوب بسرعة معينة، مختلطًا بالملاط بكثافة، مُنتجًا عددًا كبيرًا من الفقاعات في الداخل. ثم، بسبب تأثير الطفو، يتعرج لأعلى ويتشتت بشدة، مُشكلًا طبقة فقاعات. في هذه العملية، يلامس الغاز والسائل تمامًا، ويُمتص أكسيد الكبريت في غاز المداخن ويتفاعل لتوليد كبريتيت الكالسيوم. كما يُزال الرماد المتطاير من غاز المداخن بعد ملامسته للغشاء السائل. تتولد الفقاعات في منطقة الفقاعات وتتكسر بكميات كبيرة وبسرعة، مما يُعزز سعة تلامس الغاز بالسائل، وبالتالي يُولد منطقة تلامس جديدة باستمرار، مع نقل المواد المتفاعلة من منطقة الفقاعات إلى منطقة التفاعل، مما يُحدث تلامسًا جديدًا مع غاز المداخن.
تقع منطقة التفاعل أسفل منطقة الفقاعات، ويُغذّى ملاط الحجر الجيري مباشرةً إلى منطقة التفاعل. يدخل الهواء المؤكسد من أسفل منطقة التفاعل، ويُوزّع بالتساوي في الملاط عبر أنبوب التوزيع، مما يُؤكسد كبريتيت الكالسيوم إلى كبريتات الكالسيوم. بعد المعالجة، يتصاعد غاز المداخن الصافي من الملاط ويُفرّغ في المدخنة. في منطقة التفاعل، وبفضل فقاعات الهواء والتحريك الميكانيكي (بعض أبراج الفقاعات مُزوّدة بأجهزة تحريك رأسية)، يختلط الغاز والسائل تمامًا. يُحلّ دوران السائل الناتج عن الفقاعات في منطقة الفقاعات داخل برج الفقاعات محلّ مضخة دوران الملاط في العملية التقليدية.
3. برج عمود الرش السائل
برج عمود السائل فارغ، وجسمه مصنوع من هيكل فولاذي مربع. يعتمد برج عمود السائل على نظام تحكم أحادي الطبقة، وأنبوب الخرسانة المرشوشة في أسفله. ترسل مضخة الدوران الملاط الماص إلى الأنبوب الرئيسي للخرسانة المرشوشة، ثم توزعه على كل أنبوب فرعي متوازي للرش لأعلى، مشكلاً عمود سائل يغطي المقطع العرضي الكامل لبرج إزالة الكبريت. يدخل غاز المداخن البرج شعاعياً من الجزء السفلي لبرج إزالة الكبريت ويمر عبر عمود السائل لأعلى. أثناء عملية الرفع، يلامس غاز المداخن أولاً عمود الملاط المحقون لأعلى. بعد وصول عمود الملاط إلى أعلى نقطة، يتشتت ويشكل قطرات موحدة تتساقط للخلف، ثم تلامس غاز المداخن من أعلى إلى أسفل في اتجاه معاكس. تُشكل طبقة قطرات عالية الكثافة، مما يحسن اختلاط غاز المداخن وسائل الامتصاص، ويجعل التلامس بين الغاز والسائل ثنائي الطور فعالاً، ويسرع تفاعل امتصاص كبريتيد الكبريت.
في منطقة الامتصاص ببرج إزالة الكبريت بالكامل، يُرشّ عمود السائل لأعلى ويتساقط بحرية، مما يؤدي إلى تفتيت قطرات السائل وتكاثفها باستمرار، وتكوّن أسطح جديدة باستمرار. مساحة الامتصاص في برج عمود السائل أعلى من مساحة برج الرش، مما يُعوّض تأثير انخفاض معدل تدفق غازات المداخن، ويُطيل مدة بقاء الملاط في منطقة الامتصاص.
تتميز قطرات السائل في عمود السائل بدرجة عالية من الاضطراب، ولا توجد واجهة تلامس واضحة بين الغاز والسائل. "تتجدد واجهة تلامس الغاز والسائل باستمرار في عملية تشتت القطرات الماصة وتصادمها وتفتيتها، مما يعزز امتصاص ثاني أكسيد الكبريت بشكل كبير.
يتميز برج عمود السائل ببنية بسيطة، والمكونات الداخلية أقل؛ لا يتطلب غازات المداخن كمية كبيرة من الغبار، وتتميز العملية نفسها بقدرة عالية نسبيًا على معالجة الغبار؛ تتميز الفوهة بفتحة كبيرة، يصعب سدها، ومنطقة الامتصاص فارغة في البرج، مما يقلل من خطر الترسب، وبالتالي فإن متطلبات مرافق تحضير الحجر الجيري ليست عالية جدًا. بالإضافة إلى ذلك، إذا استخدمت مضخة دوران الملاط مضخة تحويل التردد، فإن توفير الطاقة في الوقت نفسه يمكن أن يجعل النظام يتمتع بقدرة أفضل على تنظيم الحمل، فعندما يتغير حمل الغلاية، يتغير ارتفاع حقن عمود السائل فقط، ويمكن تغيير مخرجات نظام إزالة الكبريت وفقًا لذلك.
(1) ارتفاع منخفض لبرج الامتصاص. بفضل الاتصال المزدوج بين برج الامتصاص وغاز المجرى، يكون ارتفاع برج عمود السائل أقل بكثير من برج التدفق أحادي الاتجاه التقليدي، وخاصةً في حالة الفحم متوسط وعالي الكبريت. بفضل خط أنابيب الخرسانة الرشاشة أحادي الطبقة البسيط والمعقول لبرج عمود السائل، يتجنب برج الامتصاص تصميم طبقات الرش المتعددة والمعقدة، مما يقلل بشكل كبير من الارتفاع الكلي للبرج.
(2) حجم صغير لخزان الأكسدة. يبلغ تركيز الملاط في برج عمود السائل عادةً 30%، وهو أكبر من حوالي 20% من برج الرش، والحجم المطلوب لخزان الأكسدة أقل بكثير.
(3) انخفاض استهلاك الطاقة. نظرًا لأن أنبوب الرش مرتب في الجزء السفلي من برج الامتصاص، ويتم ترتيب الفوهة والفوهة على مستوى منخفض، فإن فوهة التدفق المحوري المجوفة ذات القطر الكبير لا تحتاج إلى ضغط خلفي، على عكس فوهة برج الرش التقليدية، فإن الملاط الممتلئ يحتاج إلى ضغط عالٍ بما فيه الكفاية، يتم تقليل رأس مضخة الدوران بشكل كبير، وبالتالي فإن استهلاك الطاقة لمضخة الدوران لبرج الامتصاص منخفض نسبيًا.
(4) انخفاض التكلفة. يعتمد أنبوب الرش على تحكم أنثوي، ويمكن تركيب مضخة دوران واحدة أو أكثر حسب الحاجة. يُقلل استخدام نفس طراز مضخات الدوران من تكلفة قطع الغيار والتشغيل والصيانة بشكل كبير.
(5) سلسلة من مرحلتين، اتصال مضغوط، كفاءة عالية في إزالة الكبريت.
(6) برج الامتصاص بسيط في الهيكل وسهل الصيانة؛ فوهة برج الامتصاص مجوفة، مما يصعب تشويشها. يتم ترتيب الفوهات في طبقة واحدة تشبه الشبكة.
(7) الفوهة لا تحتوي على ضغط خلفي، وضغط رأس مضخة الدوران منخفض. استهلاك منخفض للطاقة، ومقاومة منخفضة في البرج. يوجد طبقة واحدة فقط من طبقة عمود السائل والفوهة في البرج، ورأس مضخة دوران الملاط منخفض، واستهلاك منخفض للطاقة.
(8) تتلامس المرحلتان الغازية والسائلة في عمود السائل بشكل متكرر، ويكون نقل الكتلة كافياً، مما يضمن كفاءة عالية لإزالة الكبريت.
(9) نظرًا لأن نظام تداول الملاط لبرج الامتصاص يعتمد على التحكم الأنثوي ومعدل تدفق الأنبوب الأنثوي محدود إلى حد معين، فإن التصميم المطابق لعدد مضخات الملاط المتداولة ومعدل التدفق يجب أن يلبي نطاق التباين لحمل الوحدة ويعمل في توفير الطاقة.
(10) يعتمد برج العمود السائل على شكل مستطيل، ويجب تحسين نظام الهواء المؤكسد من خلال بيانات اختبار حقل التدفق في حوض الملاط لبرج الامتصاص لضمان التوزيع الموحد للهواء المؤكسد.
تركيز ملاط الجبس في تقنية عمود السائل أعلى، ويتراوح بين 28% و32%، وهو أعلى من تركيزه في تقنية عمود الرش. لذلك، يمكن إرسال ملاط الجبس في العمود مباشرةً إلى آلة تجفيف المياه دون الحاجة إلى إعصار ملاط الجبس، ويتكون الجبس بعد عملية التجفيف. في حال عدم ضبط إعصار ملاط الجبس، لا يضبط إعصار مياه الصرف، ويتم تصريف مياه الصرف الناتجة عن إزالة الكبريت من المرشح.
4. برج إزالة الكبريت من الشبكة
برج التعبئة الأصلي لبرج إزالة الكبريت هو TBC (ملامس السرير المضطرب)، باستخدام كرة بولي إيثيلين أو كرة رغوية كحشوة، مُركّبة في حلقة. بسبب التآكل والتآكل ومقاومة الحرارة، غالبًا ما تتلف الحشوة وتُعيق خط أنابيب نقل الملاط، مما يُعيق عمل النظام بثبات لفترة طويلة. في السنوات الأخيرة، يستخدم برج تعبئة إزالة الكبريت الرطب شبكة خاصة كحشوة، ولذلك يُسمى هذا البرج أيضًا برج الشبكة، ويتم تفريغ الحشوة العادية بدقة.
في برج امتصاص شبكي نموذجي في اتجاه مجرى النهر، يرش جهاز الرش الموجود أعلى البرج خليط إزالة الكبريت بالتساوي على سطح الشبكة، ثم يرشه من أعلى البرج ويتدفق تدريجيًا لأسفل، مكونًا طبقة سائلة مستقرة نسبيًا. يتسرب الغاز عبر الفجوة بين الحشوات والسائل لضمان اتصال مستمر باتجاه مجرى النهر، حيث يذوب ثاني أكسيد الكبريت ويُمتص باستمرار، ويمر غاز المداخن المعالج عبر خزان الأكسدة في أسفل البرج، ثم يدخل إلى جهاز إزالة الضباب.
يتطلب برج الشبكة توزيعًا متساويًا لمحلول إزالة الكبريت على مادة الحشو، كما تتطلب عملية سقوط الغشاء على سطح الشبكة استمراريةً وتجانسًا. يجب أن تتمتع الشبكة بمساحة سطح نوعية كبيرة، ونسبة فراغ عالية، ومقاومة عالية للتآكل، ومتانة عالية، وقابلية جيدة للبلل، وسعرها في متناول الجميع. وكما هو الحال في أبراج الرش، تتطلب أبراج الشبكة أيضًا أن تكون حبيبات مزيلات الكبريت محددة (حوالي 250 شبكة). في التطبيقات الحالية، لم تُحل مشكلة تراكم الترسبات وسد مادة الحشو بشكل كامل، ويحتاج النظام إلى قدرة عالية على التحكم الذاتي لضمان سير التفاعل بأكمله في الحالة المناسبة، مما يقلل من خطر تراكم الترسبات.
مبدأ اختيار برج الامتصاص
(1) من وجهة نظر المستخدمين، فإنه من المطلوب تحقيق أقصى قدر ممكن من الكفاءة والتشغيل البسيط على أساس التكلفة المنخفضة.
(2) يلبي تصميم برج الامتصاص متطلبات نقل الكتلة لتفاعل إزالة الكبريت، مما يُسهم في تثبيط التفاعلات الجانبية (امتصاص ثاني أكسيد الكربون) وتقليل ضغط المضخة. كما أن استهلاك طاقة المُحرِّك، وما إلى ذلك، يُسهِّل التحكم في النظام (بما في ذلك ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني، ونسبة السائل إلى الغاز، ونسبة الكالسيوم إلى الكبريت)، مما يضمن تحقيق قيمة التصميم (كفاءة إزالة الكبريت، ومعدل استخدام الكالسيوم، ومعدل الأكسدة).
(3) تُعد تقنية برج الرش وبرج الشبكة متطورة نسبيًا، إلا أنهما يتطلبان متطلبات أعلى للفوهات والحشوات، وإلا فإن النظام سهل التكلس والانسداد. نسبيًا، صُمم مفاعل JBR الجديد وبرج عمود السائل لتجنب حدوث مواقف مماثلة، كما أن مستوى التحكم في النظام ومتطلبات جزيئات مزيل الكبريت مُخفّضة نسبيًا. علاوة على ذلك، يتميز برج عمود السائل نفسه بقدرته على إزالة الغبار في الوقت نفسه، وهو مناسب بشكل خاص لإزالة الكبريت من غازات المداخن ذات تركيز الغبار العالي، وقد أثبت كفاءته العالية، ومقاومته للتكلس، وسهولة التحكم في التطبيقات الهندسية العملية.
(4) يُقدم تطور نظرية تفاعل الغاز-السائل والمفاعلات إرشاداتٍ لتطوير مفاعلات إزالة الكبريت. ويعكس تطوير أبراج امتصاص إزالة الكبريت، من برج الرش إلى برج الشبكة، وبرج الغليان النفاث، وبرج عمود السائل، بشكلٍ كامل نظرية تفاعل نقل الكتلة بين الغاز-السائل، والتقدم التكنولوجي الهندسي المصاحب لها.
متطلبات تخطيط وعملية برج الامتصاص
تعتبر عملية إزالة الكبريت الرطبة من الحجر الجيري والجبس مناسبة لوحدات أكثر من 200 ميجاوات، لذلك عند استخدام هذه العملية على الوحدات الصغيرة والمتوسطة الحجم، يمكن اعتماد ثلمتين وبرج واحد أو ثلاثة ثلمات وبرج واحد، ويتم التبديل بين كل وحدة من خلال باب حاجز غاز المداخن.
هيكل برج الامتصاص مصنوع من الفولاذ، وهو الجهاز الأساسي لجهاز إزالة الكبريت، ويشمل الأجزاء المدمجة، وعارضة الدعم السفلية، واللوحة السفلية، واللوحة الجدارية، والدعامة الوسطى، وأعلى البرج. له وظيفتان: الأولى إزالة ثاني أكسيد الكبريت من غازات المداخن، والثانية تحويل النواتج إلى منتجات جبسية عالية الجودة.
نظراً لاتصال جسم البرج مباشرةً بالرواسب الحمضية الضعيفة، يجب اتخاذ تدابير مقاومة للتآكل. عادةً، يُستخدم ورق جدران مطاطي أو زجاجي أو فولاذي مقاوم للتآكل في تبطين المعالجة المضادة للتآكل. عند ارتفاع درجة حرارة غاز المداخن عن 175 درجة مئوية، قد تتلف طبقة مقاومة التآكل ومعدات برج الامتصاص. جهاز إزالة الكبريت من غاز المداخن (FGD) مزود برذاذ طوارئ لتبريد غاز المداخن، مما يحمي برج الامتصاص والمعدات الأخرى ويضمن التشغيل الآمن لوحدة الغلاية.
الوصف2