اختر صفحة

الامتثال لمعايير الانبعاثات المنخفضة للغاية لغازات أفران الصلب الدوارة: برج الغسيل، ونظام إزالة غازات المداخن من الحجر الجيري والجبس، وجهاز الترسيب الكهروستاتيكي الرطب، ونظام استعادة الحرارة من MGGH للتخلص من الدخان الأبيض.

دراسة حالة · التحكم في الانبعاثات الصناعية

كيف حقق منتج رائد للصلب كفاءة إزالة الكبريت بنسبة 99.7%، وانبعاثات ثاني أكسيد الكبريت أقل من 10 ملغم/م³، والمواد الجسيمية أقل من 3 ملغم/م³، والقضاء التام على عمود الدخان الأبيض من 90000 م³/ساعة من غازات العادم المنبعثة من الفرن الدوار - وذلك من خلال نشر نظام معالجة متكامل من خمس مراحل مع مبادل حراري MGGH لقمع عمود الدخان بكفاءة عالية في استخدام الطاقة والمراقبة الذكية في الوقت الحقيقي للتحكم التكيفي في التلوث.

غازات العادم المنبعثة من أفران الصلب الدوارة
مبادل حراري MGGH
المرسب الكهروستاتيكي الرطب
نظام إزالة غازات المداخن من الحجر الجيري والجبس
إزالة الدخان الأبيض

99.7%
إزالة ثاني أكسيد الكبريت الفعلية
المخرج: 10 ملغم/متر مكعب
90%
إزالة الغبار الفعلية
مخرج PM: 3 ملغم/متر مكعب
90,213
متر مكعب/ساعة
حجم غازات المداخن في العملية
صفر
عمود أبيض مرئي
MGGH + Wet ESP

01 - خلفية الصناعة

إنتاج الصلب، وغبار أفران القوس الكهربائي، والتحول إلى الانبعاثات المنخفضة للغاية

في عملية تصنيع الصلب، تتولد منتجات ثانوية وجزيئات دقيقة في مراحل إنتاج متعددة، أبرزها مراحل التلبيد والصهر وفرن القوس الكهربائي، حيث تؤدي التفاعلات المعدنية ذات درجات الحرارة العالية إلى انبعاث غبار أكسيد معدني ناعم. ويُشكل غبار فرن القوس الكهربائي تحديدًا ما بين 12 و20 كيلوغرامًا من الغبار لكل طن من الصلب المُنتج، وغالبًا ما يتجاوز محتوى أكسيد الزنك فيه 40%. وعندما يختلط هذا الغبار مع الغبار الناتج عن توليد الطاقة، ونقل المركبات الثقيلة، وعمليات السفن، تُشكل انبعاثات مصانع الصلب تحديات بيئية كبيرة تُؤثر بشكل مباشر على صحة المجتمعات القريبة من التجمعات الصناعية.

لذا، فإن الإدارة الفعّالة لغبار أفران القوس الكهربائي ليست مجرد التزام بيئي، بل هي أيضاً فرصة لاستعادة الموارد: إذ يحتوي الغبار على تركيزات عالية من الزنك والرصاص ومعادن أخرى ذات قيمة تجارية عند معالجتها عبر سلسلة الاستعادة المناسبة. وتُعدّ عملية الفرن الدوار الموصوفة في هذه الدراسة التقنية الصناعية الأساسية لمعالجة غبار أفران القوس الكهربائي واستخلاص الزنك والحديد منه، مع توليد غازات عادمة من الفرن تتطلب معالجة شاملة متعددة الملوثات.

يُشغّل المرفق في هذا المشروع فرنًا دوارًا لمعالجة غبار أفران القوس الكهربائي، مُنتجًا 56,890 مترًا مكعبًا قياسيًا في الساعة من غازات المداخن القياسية (90,213 مترًا مكعبًا قياسيًا في الساعة في ظروف التشغيل) عند درجة حرارة تتراوح بين 150 و160 درجة مئوية. وقد أنشأ المرفق منصة ذكية متكاملة للتحكم والإدارة البيئية، مُركّبًا محطات دقيقة لمراقبة جودة الهواء وأجهزة رصد تركيز الجسيمات العالقة الكلية، وذلك لتحقيق مراقبة شاملة للمداخن في الوقت الفعلي، والإنذار المبكر، والإدارة الذكية المنسقة. وقد ساهمت هذه الإجراءات بشكل كبير في رفع مستوى الإدارة البيئية للمرفق، مُحققةً بذلك امتثالًا لمعايير الانبعاثات المنخفضة للغاية.

يستهدف المشروع معايير الانبعاثات المنخفضة للغاية لملوثات الهواء في صناعة الصلب بموجب استنتاجات أفضل التقنيات المتاحة (BAT) الصادرة عن الاتحاد الأوروبي بشأن الانبعاثات الصناعية (IED) لإنتاج الحديد والصلب، والتي تتطلب أن تكون مستويات ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) ≤ 20 ملغم/م³، والجسيمات العالقة ≤ 5 ملغم/م³، وأول أكسيد الكربون (CO) ≤ 100 ملغم/م³، وحمض الهيدروكلوريك (HCl) ≤ 5 ملغم/م³، وحمض الهيدروفلوريك (HF) ≤ 20 ملغم/م³، فقد تجاوز المشروع هذه الأهداف بشكل كبير، حيث حقق تركيزات فعلية في المخرجات أقل بكثير من جميع الحدود المسموح بها.

سيناريوهات تطبيق نظام متكامل لإزالة الغبار والكبريت في منشأة معالجة غبار فرن القوس الكهربائي الدوار في صناعة الصلب، تُظهر تركيب برج غسيل الحجر الجيري والجبس لإزالة غازات المداخن، وتركيب جهاز الترسيب الكهروستاتيكي الرطب مع إزالة الدخان الأبيض.

تتميز غازات العادم الناتجة عن معالجة الغبار في فرن القوس الكهربائي الدوار بضرورة خفض تركيز ثاني أكسيد الكبريت من 2800 ملغم/م³ إلى أقل من 20 ملغم/م³ - وهو ما يمثل متطلب خفض بنسبة 99.3% - مع إدارة كميات الغبار العالية، وأول أكسيد الكربون، وكلوريد الهيدروجين، وفلوريد الهيدروجين، والعمود الأبيض المستمر الناتج عن عادم ما بعد جهاز التنقية عالي الرطوبة. ويتفادى نهج التبادل الحراري في محطة MGGH لإزالة العمود الأبيض استهلاك الطاقة الزائد الناتج عن إعادة تسخين الغاز بالطرق التقليدية، مع استغلال الحرارة المهدرة من المحطة نفسها كمصدر للطاقة لكبح العمود.

— ملخص فني هندسي، مشروع إزالة الغبار والكبريت من صناعة الصلب

02 - لمحة عن التلوث

غازات معالجة الغبار في فرن القوس الكهربائي الدوار: نسبة عالية من ثاني أكسيد الكبريت، ونسبة عالية من الغبار، وأول أكسيد الكربون، وكلوريد الهيدروجين، وفلوريد الهيدروجين، وعمود دخان أبيض

يُشغَّل الفرن الدوار بالغاز الطبيعي (يبلغ استهلاك الوقود حوالي 5500 متر مكعب/ساعة). تُنتج ظروف التشغيل عند مخرج الفرن 90213 مترًا مكعبًا قياسيًا/ساعة من الغازات المنبعثة عند درجة حرارة 150-160 درجة مئوية. في الظروف المرجعية القياسية (15% O₂، على أساس جاف)، يُعادل هذا 56890 مترًا مكعبًا قياسيًا/ساعة. تحمل الغازات المنبعثة فئات الملوثات التالية في آن واحد:

  • SO₂ عند 2800 ملغم/متر مكعب قياسي عند مدخل إزالة الكبريتينتج ثاني أكسيد الكبريت من مركبات الكبريت الموجودة في غبار فرن القوس الكهربائي ومن غازات الاحتراق. بعد المعالجة المسبقة في برج الغسيل، يدخل ثاني أكسيد الكبريت إلى وحدة امتصاص غازات المداخن بتركيز 2800 ملغم/م³. التركيز المستهدف عند المخرج: ≤20 ملغم/م³ (تصميمي) / التركيز الفعلي المحقق: 10 ملغم/م³. كفاءة إزالة الكبريت: 99.3% (تصميمي) / 99.7% (فعلي).
  • الجسيمات الدقيقة (PM) عند تركيز ابتدائي قدره 100 ملغم/م³جسيمات أكسيد المعادن الدقيقة والكربون من منطقة تغذية الغبار في فرن القوس الكهربائي ومنطقة احتراق الفرن الدوار. بعد المعالجة المسبقة في برج الغسيل، تنخفض الجسيمات الدقيقة الداخلة إلى وحدة امتصاص غازات المداخن بشكل ملحوظ. يتم التقاط الجسيمات الدقيقة المتبقية بواسطة المرسب الكهروستاتيكي الرطب بكفاءة ≥95%. الهدف: ≤5 ملغم/م³ (تصميمي) / الفعلي: 3 ملغم/م³. إجمالي إزالة الغبار من النظام: 75% تصميمي / 90% فعلي.
  • أول أكسيد الكربون عند 4000 ملغم/متر مكعبينتج عن الاحتراق غير الكامل في الفرن الدوار. يتطلب تركيز أول أكسيد الكربون الكبير مراقبة أول أكسيد الكربون في المراحل السابقة وتفعيل أجهزة الأمان في النظام، بالإضافة إلى التأكد من خلط هواء التخفيف بشكل كافٍ قبل وصول النظام إلى مناطق المعالجة المغلقة.
  • تركيز حمض الهيدروكلوريك 15 ملغم/متر مكعب وحمض الهيدروفلوريك 50 ملغم/متر مكعب في البدايةالغازات الحمضية الناتجة عن مركبات الكلوريد والفلورايد في غبار فرن القوس الكهربائي. يتم التقاطها بواسطة نظام غسل الغازات في برج الغسيل ومراحل امتصاص الحجر الجيري والجبس في وحدة إزالة غازات المداخن. المخرج: تركيز حمض الهيدروكلوريك الفعلي ≤ 2 ملغم/م³ (الحد التصميمي 5)، تركيز فلوريد الهيدروجين الفعلي ≤ 6 ملغم/م³ (الحد التصميمي 20).
  • المواد المسببة للتآكل عند تركيز 30 ملغم/متر مكعب من كلوريد الصوديوميُؤدي كلوريد المعادن القلوية الناتج عن معالجة غبار فرن القوس الكهربائي إلى خلق بيئة مُسببة للتآكل لجميع معدات المعالجة المبللة. يجب أن تُراعي مواصفات المواد هذه البيئة التشغيلية المُختلطة من الغازات الحمضية والأملاح القلوية.
  • عمود أبيض مرئييكون غاز العادم الخارج من وحدة التنقية عند درجة حرارة تقارب 50 درجة مئوية (عند مخرج وحدة إزالة غازات المداخن) مشبعًا ببخار الماء. وبدون نظام فعال لكبح الدخان، يتولد عمود دخان أبيض مرئي في معظم الظروف المحيطة. يستخدم نظام توليد الرذاذ وتسخين الغاز (MGGH، أي مبادل حراري غازي) غازات العادم الخام الساخنة من الفرن لإعادة تسخين الغاز النظيف الخارج من وحدة إزالة غازات المداخن إلى ما يزيد عن 90 درجة مئوية، مما يرفع درجة حرارة غاز العادم الخارج من المدخنة فوق نقطة الندى الجوية، ويمنع تكون عمود الدخان المرئي دون الحاجة إلى طاقة خارجية.
المعلمة المدخل الأولي / مدخل نظام إزالة غازات المداخن منفذ مصمم منفذ البيع الفعلي حدود الاتحاد الأوروبي للعبوات الناسفة
ثاني أكسيد الكبريت 2800 ملغم/متر مكعب ≤20 ملغم/متر مكعب 10 ملغم/متر مكعب 20 ملغم/متر مكعب
الجسيمات الدقيقة (PM) 100 ملغم/متر مكعب ≤5 ملغم/متر مكعب 3 ملغم/متر مكعب 5 ملغم/متر مكعب
CO 4000 ملغم/متر مكعب ≤100 ملغم/متر مكعب ≤100 ملغم/متر مكعب 100 ملغم/متر مكعب
حمض الهيدروكلوريك 15 ملغم/متر مكعب ≤5 ملغم/متر مكعب 2 ملغم/متر مكعب 5 ملغم/متر مكعب
HF 50 ملغم/متر مكعب ≤20 ملغم/متر مكعب 6 ملغم/متر مكعب 20 ملغم/متر مكعب
عمود أبيض مرئي حاضر لا شيء (غير مرئي) لا شيء - مؤكد لا يوجد عمود دخان أبيض مرئي
حجم غازات المداخن في العملية 90,213 متر مكعب قياسي/ساعة — — —
حجم غازات الاحتراق القياسي 56,890 متر مكعب قياسي/ساعة — — —
درجة حرارة غازات الاحتراق (مخرج الفرن) 150-160 درجة مئوية — — —
المواد المسببة للتآكل (كلوريد الصوديوم) 30 ملغم/متر مكعب — — —

03 - محلول العلاج

نظام معالجة من خمس مراحل: التبريد المسبق لغازات العادم، برج الغسيل، وحدة إزالة غازات المداخن، المرسب الكهروستاتيكي الرطب، وإعادة تسخين غازات العادم.

يستغل نظام المعالجة الغازات المنبعثة من فرن الحرق الساخن في المنشأة كمصدر للطاقة لكلٍ من التبريد المسبق (قبل جهاز التنقية) وإعادة التسخين (بعد جهاز التنقية) من خلال نظام مبادل حراري غازي (MGGH)، حيث يستعيد الحرارة المهدرة لإدارة الحرارة في سلسلة المعالجة وللتخلص من الدخان الأبيض دون الحاجة إلى أي مدخلات طاقة خارجية لإعادة تسخين الغاز. هذه الاكتفاء الذاتي من الطاقة يميز نهج MGGH عن إعادة تسخين الغاز التقليدية باستخدام سخانات البخار أو السخانات الكهربائية.

المرحلة 1: مبادل حراري للتبريد المسبق MGGH (160 درجة مئوية → 115 درجة مئوية)

يدخل غاز العادم الخام الساخن من الفرن، عند درجة حرارة 160 درجة مئوية، إلى مبادل حراري للتبريد المسبق من نوع MGGH (حجم غازات العادم 52,320 م³/ساعة؛ مساحة نقل الحرارة 400 م²؛ درجة حرارة مدخل الجانب الساخن 160 درجة مئوية؛ درجة حرارة مخرج الجانب الساخن 115 درجة مئوية؛ درجة حرارة مدخل الماء الساخن 89 درجة مئوية؛ درجة حرارة مخرج الماء الساخن 109 درجة مئوية؛ أبعاد الجهاز 3,000×2,120×3,524 مم). تخدم خطوة التبريد المسبق هذه غرضين: فهي تخفض درجة حرارة الغاز إلى مستوى يتوافق مع مواد مقاومة التآكل في برج الغسيل وجهاز تنقية غازات المداخن، كما أنها تستعيد الطاقة الحرارية في دائرة الماء الساخن التي تُستخدم لاحقًا لإعادة تسخين الغاز النظيف بعد عملية تنقية غازات المداخن لإزالة الدخان الأبيض. يجب تصنيع المبادلات الحرارية من نوع MGGH من أنواع مناسبة من الفولاذ المقاوم للصدأ لتجنب مشاكل التآكل والتسرب وترسب الحمأة. إن اختيار درجة مادة الفولاذ المقاوم للصدأ المناسبة، وتحديد سرعة الغاز المناسبة، وتحسين هندسة القناة لتقليل معدل الترسيب هي التخصصات التصميمية الرئيسية لطول عمر MGGH.

المرحلة الثانية: برج الغسيل (التنظيف المسبق بحمض الهيدروكلوريك والإزالة المسبقة للمواد العضوية)

يدخل الغاز المبرد مسبقًا إلى برج الغسيل (حجم غازات المداخن 80,841 م³/ساعة؛ درجة حرارة المدخل 115 درجة مئوية؛ درجة حرارة المخرج 65 درجة مئوية؛ سرعة الغاز 2.4 م/ث؛ القطر الداخلي للبرج 3.5 م؛ طبقتان للرش؛ معدل تدفق المضخة الواحدة 80 م³/ساعة؛ ارتفاع البرج 23 م). يحتوي برج الغسيل على ثلاث طبقات من فوهات الرش التي تغسل غازات حمض الهيدروكلوريك من غازات المداخن بكفاءة. بعد الغسيل، تنخفض درجة حرارة الغاز وينتقل إلى نظام إزالة الكبريت لمعالجة غازات المداخن. يزيل البرج حمض الهيدروكلوريك مسبقًا لحماية معلق الحجر الجيري من تلوث الكلوريد الذي قد يؤثر سلبًا على امتصاص ثاني أكسيد الكبريت وجودة تبلور الجبس. يكمن مفتاح تشغيل برج الغسيل في ضمان إدارة المياه المتداولة بشكل صحيح: مراقبة درجة الحموضة باستمرار والتحكم في تركيز الكلوريد في السائل المتداول لمنعه من الارتفاع إلى مستويات تقلل من كفاءة امتصاص حمض الهيدروكلوريك.

المرحلة 3: برج امتصاص غازات المداخن المصنوع من الحجر الجيري والجبس (قطر 2.8 متر، 70500 متر مكعب قياسي/ساعة)

بعد برج الغسيل، يدخل الغاز إلى وحدة امتصاص غازات المداخن المصنوعة من الحجر الجيري والجبس لإزالة ثاني أكسيد الكبريت. المعايير الرئيسية: حجم غازات المداخن 70,500 م³/ساعة عند مدخل وحدة امتصاص غازات المداخن؛ درجة حرارة غازات المداخن 65 درجة مئوية؛ تركيز ثاني أكسيد الكبريت عند المدخل 2,800 ملغم/م³؛ تركيز ثاني أكسيد الكبريت عند المخرج 20 ملغم/م³ (تصميمي) / 10 ملغم/م³ (فعلي)؛ النسبة المولية للكالسيوم إلى الكبريت 1.05؛ سرعة الغاز أقل من 3.2 م/ث؛ القطر الداخلي للبرج 2.8 م؛ نسبة السائل إلى الغاز 22.8؛ 4 طبقات رش؛ معدل تدفق المضخة الواحدة 325 م³/ساعة؛ زمن ترسيب الملاط 3.5 ساعة؛ استهلاك تشغيل الحجر الجيري 275 كغم/ساعة؛ إنتاج الجبس 395 كغم/ساعة؛ محتوى رطوبة الجبس 12-15%. أجهزة إزالة الرذاذ: نوع الشاشة ثنائي الطبقات (المرحلة الأولى) + نوع الأنبوب (المرحلة الثانية)؛ سعة تخزين الحجر الجيري 30 مترًا مكعبًا (استمرارية لمدة 4.5 أيام). تحقق عملية الحجر الجيري والجبس كفاءة تصميمية لإزالة ثاني أكسيد الكبريت تبلغ 99.3% (99.7% فعليًا)، وفي الوقت نفسه تلتقط جزءًا كبيرًا من فلوريد الهيدروجين المتبقي من تيار الغاز من خلال تكوين فلوريد الكالسيوم في الملاط.

المرحلة الرابعة: جهاز الترسيب الكهروستاتيكي الرطب (WESP، 70,500 متر مكعب/ساعة)

يدخل الغاز الناتج عن عملية إزالة غازات المداخن إلى جهاز الترسيب الكهروستاتيكي ذي الطاقة الكهروكيميائية (WESP) لتنقية الجسيمات الدقيقة (PM) والتقاط رذاذ الأحماض. أهم المعايير: حجم غازات المداخن 70,500 م³/ساعة؛ درجة حرارة غازات المداخن 65 درجة مئوية؛ سرعة التدفق التصميمية 1.4 م/ث؛ مساحة التجميع الفعالة لأنبوب الأنود 14.16 م²؛ مساحة التجميع 943.5 م²؛ تركيز الجسيمات الدقيقة عند المخرج ≤ 5 ملغم/م³؛ مقاومة الجسم 300 باسكال؛ مواصفات أنبوب الأنود: قطر 360 × 6,000 مم؛ عدد أنابيب الأنود 128؛ عدد أسلاك الكاثود 2,205؛ نوع التنشيط: طاقة عالية التردد؛ المعايير الكهربائية: 72 كيلو فولت / 800 مللي أمبير؛ مساحة التجميع النوعية 37 م²/(م³·ث). يحقق جهاز WESP تنقية ≥95% للجسيمات الدقيقة المتبقية ورذاذ الحمض الذي يمر عبر مزيلات رذاذ FGD، مما يوفر PM عند المخرج عند 3 ملغم/م³ (فعلي) مقابل هدف التصميم البالغ 5 ملغم/م³.

المرحلة 5: مبادل حراري لإعادة تسخين MGGH (50 درجة مئوية → 90 درجة مئوية)

يُعاد تسخين الغاز النظيف الناتج عن عملية الترسيب الكهروستاتيكي (WESP) عند درجة حرارة تقارب 50 درجة مئوية إلى 90 درجة مئوية بواسطة مبادل حراري لإعادة التسخين في وحدة MGGH (حجم غازات الاحتراق 53,366 م³/ساعة؛ مساحة نقل الحرارة 812 م²؛ انخفاض ضغط الجهاز 370 باسكال؛ درجة حرارة مدخل غازات الاحتراق 50 درجة مئوية؛ درجة حرارة مخرج غازات الاحتراق 90 درجة مئوية؛ درجة حرارة مدخل الماء الساخن 108 درجة مئوية؛ درجة حرارة مخرج الماء الساخن 90 درجة مئوية؛ أبعاد الجهاز 3,000×2,120×4,004 مم). برفع درجة حرارة تصريف المدخنة إلى 90 درجة مئوية - أي أعلى من نقطة الندى الجوية في جميع ظروف التشغيل العادية - يتم التخلص من عمود الدخان الأبيض المرئي دون أي مدخلات طاقة خارجية. الماء الساخن المستخدم لإعادة تسخين الغاز النظيف هو نفسه الماء الساخن الذي تم تسخينه بواسطة الغاز الخام في مرحلة التبريد المسبق في وحدة MGGH، مما يُنشئ حلقة استعادة حرارة مكتفية ذاتيًا بالكامل.

روتاري
فرن
160 درجة مئوية
→
MGGH ⭐
التبريد المسبق
160→115 درجة مئوية
→
غسيل ⭐
برج
HCl/PM
→
تحليل مجموعات التركيز ⭐
الحجر الجيري
99.3% SO₂
→
إي إس بي رطب ⭐
PM+Mist
≥95%
→
MGGH ⭐
إعادة التسخين
50→90 درجة مئوية
→
مشجع جيش الدفاع الإسرائيلي
→ مكدس
بدون ريش

⭐ معدات جديدة أو مطورة في هذا المشروع

مخطط انسيابي متكامل لعملية إزالة الغبار وإزالة الكبريت لمعالجة غازات العادم في فرن دوار للصلب يعمل بتقنية القوس الكهربائي، يوضح مراحل التبريد المسبق وغسيل برج إزالة غازات المداخن باستخدام الحجر الجيري والجبس، بالإضافة إلى المرسب الكهروستاتيكي الرطب ومراحل إعادة تسخين الغاز لإزالة الدخان الأبيض.

نموذج التصميم 1 لنظام متكامل لإزالة الغبار والكبريت في منشأة فرن دوار للصلب، يوضح برج الغسيل وبرج امتصاص غازات المداخن وجهاز الترسيب الكهروستاتيكي الرطب في تكوين مشترك
نموذج التصميم 2 لنظام متكامل لإزالة الغبار والكبريت في منشأة فرن دوار للصلب، يوضح منظورًا بديلًا لتكوين برج غسيل مبادل حراري MGGH، وجهاز تنقية غازات المداخن، وبرج المرسب الكهروستاتيكي الرطب لتحقيق الامتثال لمعايير الانبعاثات المنخفضة للغاية.

04 - المزايا الأساسية

لماذا يُعدّ نظام MGGH + Wet ESP التصميم الأمثل لغازات العادم المنبعثة من أفران الصلب الدوارة؟

  • ✓
    الاكتفاء الذاتي من الطاقة في مستشفى إم جي جي إتش: التخلص من الدخان الأبيض دون مدخلات طاقة خارجية: تتمثل الميزة الأساسية لنهج MGGH في إزالة الدخان الأبيض في استخدامه للحرارة المهدرة من المنشأة نفسها - المستخرجة من غازات الفرن الخام الساخنة في مرحلة التبريد المسبق - كمصدر للطاقة لإعادة تسخين الغاز بعد عملية إزالة غازات المداخن. يحمل الماء الساخن المسخن من 89 درجة مئوية إلى 109 درجة مئوية في مرحلة التبريد المسبق MGGH نفس الطاقة الحرارية المستخدمة لرفع درجة حرارة الغاز بعد عملية إزالة الدخان الأبيض من 50 درجة مئوية إلى 90 درجة مئوية في مرحلة إعادة التسخين MGGH. لا يتطلب إعادة تسخين الغاز استخدام البخار أو السخانات الكهربائية أو مواقد الغاز الطبيعي. بالمقارنة مع التبادل الحراري المباشر بين الغازات باستخدام الغاز الخام الساخن، فإن استخدام الماء الساخن كوسيط يتجنب مخاطر التلوث المتبادل بين تيارات الغاز النظيف والغاز الخام، ويوفر تحكمًا حراريًا أفضل من خلال تنظيم معدل تدفق دائرة الماء.
  • ✓
    99.7% إزالة SO₂ الفعلية من 2800 ملغم/متر مكعب إلى 10 ملغم/متر مكعب - أقل بكثير من الحد الأدنى المنخفض للغاية البالغ 20 ملغم/متر مكعب: تُحقق كفاءة إزالة ثاني أكسيد الكبريت الفعلية المُثبتة، والبالغة 99.7% (عند مخرج 10 ملغم/م³ مقابل الهدف التصميمي 20 ملغم/م³ والحد الأقصى 20 ملغم/م³)، هامش امتثال أقل من الحد الأدنى المُنخفض بمقدار 50%. ويعود هذا الأداء القوي إلى الجمع بين عملية التنظيف المسبق لبرج الغسيل (التي تُزيل حمض الهيدروكلوريك الذي قد يُنافس ثاني أكسيد الكبريت على قدرة امتصاص الحجر الجيري) والتصميم المُحسّن لبرج إزالة غازات المداخن (4 طبقات رش، نسبة سائل/غاز 22.8، نسبة الكالسيوم إلى الكبريت 1.05، معدل تدفق مضخة واحدة 325 م³/ساعة). وتُعد عملية الإزالة المسبقة لحمض الهيدروكلوريك في برج الغسيل ذات أهمية خاصة لأداء نظام إزالة غازات المداخن من الحجر الجيري في ظروف مدخل ذات تركيز عالٍ من ثاني أكسيد الكبريت.
  • ✓
    تحمي عملية التنظيف المسبق بحمض الهيدروكلوريك في برج الغسيل كيمياء نظام إزالة غازات المداخن وجودة الجبس: يؤدي برج الغسيل غرضين: فهو يزيل جزءًا كبيرًا من حمض الهيدروكلوريك من الغاز قبل دخوله إلى وحدة امتصاص غازات المداخن، ويخفض درجة حرارة الغاز من 115 درجة مئوية إلى 65 درجة مئوية لحماية المكونات الداخلية لوحدة امتصاص غازات المداخن وتركيبها الكيميائي. تمنع الإزالة المسبقة لحمض الهيدروكلوريك تراكم الكلوريد في حلقة امتصاص غازات المداخن، مما قد يؤثر سلبًا على جودة تبلور الجبس (إذ لا يمكن إعادة استخدام الجبس الملوث بالكلوريد كمادة بناء) ويقلل من كفاءة امتصاص ثاني أكسيد الكبريت نتيجة التنافس على قدرة امتصاص الجير. بالنسبة لتطبيقات غازات العادم في أفران الصلب الدوارة، حيث يتواجد كل من حمض الهيدروكلوريك وثاني أكسيد الكبريت بتركيزات عالية في آن واحد، يُعد تصميم برج الغسيل ثنائي المراحل مع وحدة امتصاص غازات المداخن أفضل من تصميم جهاز التنقية أحادي المرحلة المتكامل.
  • ✓
    تتيح منصة المراقبة الذكية التحكم التكيفي في ظل ظروف تشغيل الفرن المتغيرة: توفر المنصة الذكية المتكاملة للتحكم والإدارة البيئية في المنشأة، المزودة بمحطات قياس دقيقة للهواء ونظام مراقبة إجمالي الجسيمات العالقة، تغطية شاملة ومراقبة فورية للمداخن والبيئة المحيطة. تُغذّي هذه البيانات الفورية مباشرةً خوارزمية تحكم تكيفية تُعدّل معدلات إضافة معلق الحجر الجيري، وسرعات مضخات تدوير برج الغسيل، ومستويات تشغيل نظام الترسيب الكهروستاتيكي (WESP) استجابةً للتقلبات المُكتشفة في ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) والجسيمات العالقة (PM) ودرجة الحرارة. تُعزز هذه المنصة الذكية بشكلٍ كبير قدرة المنشأة على إدارة البيئة، وتُعدّ عاملاً أساسياً في تحقيق الأداء المنخفض للغاية والمُستمر عملياً مقارنةً بالمستويات المُصممة.
  • ✓
    منتج الجبس الثانوي الناتج عن عملية إزالة غازات المداخن يُمكّن من الاقتصاد الدائري ويؤدي إلى انعدام النفايات الصلبة الثانوية: تُنتج مرحلة إزالة غازات المداخن الجبس بمعدل 395 كجم/ساعة (كحد أقصى) بنسبة رطوبة تتراوح بين 12 و15%. يفي هذا الجبس بمواصفات الجودة لإعادة استخدامه كمواد بناء (كطبقة أساسية للجدران، ومضافات أسمنتية) عند التأكد من أن محتوى الكلوريد فيه أقل من المستويات المحددة في معيار EN 13279-1 (بفضل نظام إزالة حمض الهيدروكلوريك المُسبق في برج الغسيل). يُساهم الجبس المُنتج الثانوي في التخلص من تكاليف التخلص من النفايات الصلبة والمسؤولية البيئية الناجمة عن معالجة كبريتات الكالسيوم كنفايات، كما يُساهم في تحقيق أهداف تطوير المنشأة "الخضراء والنظيفة والمنخفضة الكربون".
  • ✓
    التصميم المعياري يستوعب معايير الشد المستقبلية دون الحاجة إلى استبدال النظام الأساسي: تتيح البنية المعيارية المكونة من خمس مراحل (MGGH + برج الغسيل + وحدة إزالة غازات المداخن + وحدة الترسيب الكهروستاتيكي + MGGH) ترقية كل مرحلة على حدة دون الحاجة إلى استبدال نظام المعالجة بالكامل. فإذا ما شددت توصيات الاتحاد الأوروبي بشأن أفضل التقنيات المتاحة (BAT) حدود ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) إلى أقل من 10 ملغم/م³، يمكن ترقية مرحلة إزالة غازات المداخن بشكل مستقل (طبقة رش إضافية، زيادة نسبة السائل إلى الغاز، وحدة امتصاص ثانية). وبالمثل، إذا ما شددت حدود الجسيمات الدقيقة (PM) إلى أقل من 3 ملغم/م³، يمكن زيادة طاقة وحدة الترسيب الكهروستاتيكي أو إضافة مرحلة ثانية منها دون التأثير على مراحل المعالجة الأخرى.

05 - النتائج التشغيلية

الأداء الفعلي: جميع المعايير الستة أقل بكثير من الحدود الدنيا للغاية المحددة من قبل الاتحاد الأوروبي

10 / 20
ملغم/م³ فعلي/حد
SO₂ — 50% أقل من الحد المسموح به
3 / 5
ملغم/م³ فعلي/حد
PM — 40% أقل من الحد المسموح به
2 / 5
ملغم/م³ فعلي/حد
حمض الهيدروكلوريك — 60% أقل من الحد المسموح به
6 / 20
ملغم/م³ فعلي/حد
HF — 70% أقل من الحد المسموح به
691 كيلوواط
قوة التشغيل الفعلية
(الحد الأقصى للقدرة المركبة: 850 كيلوواط)
صفر
عمود أبيض مرئي
مخرجات المكدس غير مرئية

أقصى قدرة مُركّبة للمعدات: 850.05 كيلوواط؛ قدرة التشغيل الفعلية: 691 كيلوواط. عند التشغيل المتواصل على مدار 24 ساعة وبسعر يعادل 0.36 يوان صيني/كيلوواط ساعة، تبلغ تكلفة الكهرباء اليومية ما يعادل 5,970.24 يوان صيني؛ وعند 8,000 ساعة تشغيل سنوية، تبلغ تكلفة الكهرباء السنوية ما يعادل 199,008 يوان صيني تقريبًا. تكلفة المياه السنوية: ما يعادل 4.8000 يوان صيني تقريبًا (3 أطنان/ساعة بسعر 2 يوان صيني/طن). تكلفة الحجر الجيري السنوية: ما يعادل 550000 يوان صيني تقريبًا (275 كيلوغرام/ساعة بسعر 250 يوان صيني/طن).

06 - احتياطات التنفيذ

الدروس الهندسية والتشغيلية الحاسمة لمعالجة الغازات المنبعثة من أفران الصلب الدوارة

  • ⚠️
    تُعد درجة حرارة غازات المداخن وتقلبات ثاني أكسيد الكبريت من المخاطر التشغيلية الرئيسية - ويُعد التحكم التكيفي والتواصل بين الفرن ووحدة المعالجة أمراً ضرورياً: يتمثل الخطر الرئيسي الموثق في أن تقلبات درجة حرارة غازات المداخن وتركيز ثاني أكسيد الكبريت تؤدي إلى عدم استقرار تصريف النظام. بالنسبة لأفران الصلب الدوارة التي تعالج غبار أفران القوس الكهربائي، يختلف محتوى الزنك والكبريت في غبار التغذية بين الدفعات، مما يُحدث تباينًا كبيرًا في تركيز ثاني أكسيد الكبريت عند مخرج الفرن. لذا، يُنصح بتطبيق بروتوكول رسمي للإخطار المسبق من فريق تشغيل الفرن إلى غرفة التحكم في نظام المعالجة قبل أي تغييرات مُخطط لها في تركيبة غبار التغذية أو نقاط ضبط درجة حرارة تشغيل الفرن، مما يُتيح التعديل الاستباقي لمعدلات جرعات الحجر الجيري قبل دخول تغيير التركيز إلى وحدة امتصاص غازات المداخن.
  • ⚠️
    يؤدي تعطل معدات المعالجة المسبقة للغبار في المنبع بسهولة إلى تراكم الرواسب وانسداد المبادل الحراري في محطة معالجة مياه الصرف الصحي في ماساتشوستس (MGGH) - قم بتثبيت جهاز مراقبة الجسيمات الدقيقة (PM) عبر الإنترنت عند مدخل محطة معالجة مياه الصرف الصحي في ماساتشوستس (MGGH): يتمثل الخطر الثاني الموثق في أن تعطل معدات المعالجة المسبقة لغبار الغاز في المنبع يؤدي إلى زيادة كمية الغبار الداخلة إلى مبادل حرارة MGGH، مما يتسبب في تراكم متزايد للغبار وانسداد ممرات المبادل. لذا، يُنصح بتركيب جهاز مراقبة تركيز الجسيمات الدقيقة (PM) عند مدخل MGGH (عند موضع خفض درجة حرارة مدخل مبادل حرارة التبريد المسبق MGGH) مع ضبط عتبة الإنذار على مستوى أقل من المستوى الذي يصبح عنده معدل تراكم الغبار كبيرًا. عند انطلاق الإنذار، يجب تشغيل نظام تنظيف السخام في MGGH والتحقق من معالجة الغبار المسبقة في المنبع لتحديد سبب زيادة كمية الغبار الداخلة. كما يُنصح بضبط نظام تنظيف السخام في MGGH للتشغيل التلقائي الدوري أثناء التشغيل العادي، وليس فقط للاستجابة عند الإنذارات.
  • ⚠️
    تتسبب تسريبات أنابيب عملية الإنتاج في حوادث فيضان مياه الصرف الصحي - لذا فإن عمليات فحص الأنابيب الأسبوعية إلزامية: تُسبب بيئة الغازات المسببة للتآكل ونطاق درجات الحرارة الواسع إجهادًا ميكانيكيًا كبيرًا على جميع الأنابيب الملامسة للسائل. أما الخطر الثالث الموثق فهو تسرب الأنابيب أثناء الإنتاج، مما يؤدي إلى فيضان مياه الصرف. لذا، يُنصح بتطبيق برنامج فحص بصري أسبوعي يشمل جميع وصلات الأنابيب، وحشوات الصمامات، وأسطح منع التسرب في المضخات، ومفاصل التمدد، ووصلات تصريف المكثفات. كما يجب الاحتفاظ بمخزون من قطع الغيار لجميع أقسام الأنابيب القياسية ومكونات منع التسرب. ويجب أن تتضمن إجراءات الاستجابة للطوارئ لأي تسرب مُكتشف عزلًا فوريًا للقسم المتضرر وفحص المعدات الواقعة في اتجاه التدفق للتأكد من خلوها من التلوث قبل إعادة التشغيل.
  • ⚠️
    يؤدي تآكل المعدات والقنوات الناتج عن الغازات عالية التآكل إلى تقليل القوة الهيكلية - حدد درجة الفولاذ المقاوم للصدأ الصحيحة لكل قسم: يتمثل الخطر الرابع الموثق في أن بيئة الغاز والقنوات عالية التآكل تُقلل تدريجيًا من قوة الهيكل الإنشائي للمعدات. ويؤدي اجتماع حمض الهيدروكلوريك، وثاني أكسيد الكبريت، وحمض الهيدروفلوريك، وأملاح كلوريد الصوديوم القلوية، والمكثفات عند درجات حرارة تتذبذب فوق وتحت نقطة تكثف الحمض، إلى خلق بيئة تآكل متعددة الأحماض والكلوريدات. وبالنسبة لمبادل حرارة MGGH تحديدًا، يُعد اختيار نوع الفولاذ المقاوم للصدأ المناسب (عادةً 316L أو دوبلكس 2205 للخدمة في بيئات الكلوريدات الشديدة)، وضبط سرعة الغاز ضمن نطاق التصميم لتقليل التآكل الناتج عن التعرية، وتحسين المقطع العرضي لتدفق القناة لتقليل معدل ترسب الحمأة، من أهم العوامل المتعلقة بالمواد والتصميم التي تحدد عمر MGGH. ويُوصى بإجراء فحص سنوي لقياس سُمك جدار القناة وجدار أنبوب MGGH بدءًا من السنة الثالثة.
  • ⚠️
    يجب التحكم بنشاط في تركيز الكلوريد في المياه المتداولة في برج الغسيل - قم بتركيب جهاز تحليل التوصيل الكهربائي المستمر: يقوم برج الغسيل بتنقية غاز الهيدروكلوريك من الغاز إلى الماء المتداول. إذا سُمح لتركيز الكلوريد في الماء المتداول بالارتفاع دون رادع (نتيجةً لزيادة التركيز بالتبخر دون تخفيف كافٍ)، فإن كفاءة امتصاص الهيدروكلوريك تنخفض مع انخفاض قوة الدفع للامتصاص، ويزداد دخول الهيدروكلوريك إلى وحدة امتصاص غازات المداخن، وتتدهور جودة الجبس بسبب تلوث الكلوريد. لذا، يُنصح بتركيب جهاز تحليل توصيل كهربائي مستمر على حلقة الماء المتداول في برج الغسيل، وتطبيق نظام تحكم آلي للتخفيف والتفريغ للحفاظ على تركيز الكلوريد أقل من 20,000 ملغم/لتر (أو وفقًا لمتطلبات جودة الجبس).

07 — أهم النقاط الهندسية

أربعة دروس مستفادة من مشروع معالجة الغازات المنبعثة من فرن دوار للصلب

  • 1
    يعتبر التبادل الحراري MGGH هو النهج الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة للتخلص من الدخان الأبيض عندما تكون الحرارة المهدرة متاحة في المنشأة. تُفرض كل من إعادة تسخين البخار وإعادة التسخين الكهربائي تكلفة طاقة مستمرة لإزالة الدخان الأبيض. تستخدم تقنية MGGH الحرارة المهدرة التي كانت ستُهدر في الغلاف الجوي، محولةً بذلك عبئًا من الطاقة إلى ميزة لإزالة الدخان بتكلفة وقود هامشية صفرية. بالنسبة لأي منشأة لإنتاج الصلب أو المعادن غير الحديدية أو السيراميك، حيث تتوفر غازات العادم الساخنة من الأفران عند درجة حرارة ≥150 درجة مئوية قبل نظام المعالجة، ينبغي تقييم تقنية MGGH باعتبارها التقنية المُفضلة لإزالة الدخان الأبيض من الناحيتين الاقتصادية والبيئية قبل تحديد أي بديل لإعادة التسخين يعمل بالطاقة الخارجية.
  • 2
    لا يُعد التنظيف المسبق باستخدام حمض الهيدروكلوريك في أبراج الغسيل خيارًا لأنظمة إزالة غازات المداخن المصنوعة من الحجر الجيري والتي تعالج تيارات الغاز التي تحتوي على كل من حمض الهيدروكلوريك وثاني أكسيد الكبريت العالي. بمعزل عن غيره، يبدو أن برج الغسيل يزيد من التكلفة الرأسمالية والمساحة والتعقيد. أما في سياقه، فهو يحمي مخلفات إزالة غازات المداخن الجيرية من التلوث بالكلوريدات الذي قد يُضعف امتصاص ثاني أكسيد الكبريت، ويُقلل جودة الجبس إلى ما دون مواصفات مواد البناء، ويؤدي في النهاية إلى التخلص من مخلفات إزالة غازات المداخن كنفايات خطرة بدلاً من إعادة استخدام الجبس كمنتج. يتميز تصميم برج الغسيل ثنائي المراحل مع نظام إزالة غازات المداخن بتكلفة إجمالية أقل على مدار دورة حياته مقارنةً بنظام أحادي المرحلة يتطلب معالجة جميع الملوثات في آنٍ واحد، وذلك لأنه يحمي كيمياء نظام إزالة غازات المداخن من التلوث بالكلوريدات الذي يصعب علاجه بعد حدوثه.
  • 3
    إن الفجوة بين الأداء الفعلي والتصميم في هذا المشروع تكشف عن قيمة المراقبة الذكية والتحكم التكيفي. الأداء المُصمَّم: مخرج ثاني أكسيد الكبريت 20 ملغم/م³ (إزالة 99.3%)، مخرج الجسيمات الدقيقة 5 ملغم/م³ (إزالة 75%). الأداء الفعلي: مخرج ثاني أكسيد الكبريت 10 ملغم/م³ (إزالة 99.7%)، مخرج الجسيمات الدقيقة 3 ملغم/م³ (إزالة 90%). توفر منصة المراقبة الذكية للمنشأة - التي تُجري تعديلاً تكيفياً فورياً لجرعات الحجر الجيري، وتنشيط مضخات الترسيب الكهروستاتيكي، ودوران برج الغسيل - أداءً يفوق باستمرار خط الأساس المُصمَّم. وهذا يُثبت أن الاستثمار في المراقبة الفورية وقدرات التحكم التكيفي ليس مجرد ميزة لتحسين راحة التشغيل، بل هو عامل مُضاعِف للأداء قابل للقياس، يُحقق هامش امتثال إضافي فوق مستوى النظام المُصمَّم.
  • 4
    يتطلب SO₂ عند 2800 ملغم/م³ نسبة عالية من الكالسيوم إلى الكبريت (1.05) ونسبة عالية من السائل إلى الغاز (22.8) لتحقيق إزالة ≥99% - لا تنطبق معايير تصميم FGD القياسية لمحطات الطاقة. تستخدم تصاميم أنظمة إزالة غازات المداخن في محطات توليد الطاقة عادةً نسبًا للكالسيوم إلى الكبريت تتراوح بين 1.02 و1.05، ونسبًا للسائل إلى الغاز تتراوح بين 8 و15، وذلك لتركيزات ثاني أكسيد الكبريت الداخلة التي تتراوح بين 1000 و3000 ملغم/م³. عند تركيز 2800 ملغم/م³، يتطلب تحقيق إزالة 99.3% إلى تركيز ≤20 ملغم/م³ رفع كلتا النسبتين إلى الحد الأعلى لنطاق التصميم، بالإضافة إلى استخدام 4 طبقات رش (مقارنةً بالثلاث طبقات المعتادة في تطبيقات محطات توليد الطاقة)، ​​وتحسين دقيق لدرجة حموضة الملاط، ونسبة الحجر الجيري الكلسي، وظروف تبلور الجبس. يجب تحسين معايير تصميم أنظمة إزالة غازات المداخن في أفران الصلب الدوارة عند تركيزات ثاني أكسيد الكبريت الداخلة العالية بشكل مستقل، وليس مجرد نسخها من مراجع تصميم أنظمة إزالة غازات المداخن في قطاع الطاقة.

08 — الأسئلة الشائعة

إزالة الغبار والكبريت من أفران الصلب الدوارة: إجابات على عشرة أسئلة

أسئلة من مديري تصاريح البيئة، ومهندسي المعادن، وفرق الاستدامة في مصانع الصلب ومرافق معالجة غبار أفران القوس الكهربائي التي تخطط لتحديثات منخفضة الانبعاثات للغاية بموجب متطلبات مرسوم الاتحاد الأوروبي بشأن الانبعاثات الصناعية / مرسوم الأنشطة الهولندي.

س1. ما هو نظام MGGH وكيف يحقق التخلص من الدخان الأبيض دون مدخلات طاقة خارجية؟
يستخلص نظام MGGH (مبادل حراري غازي-غازي، يُستخدم عادةً كنظام لإعادة تسخين الغاز باستخدام الماء الساخن كوسيط) الطاقة الحرارية من غازات العادم الساخنة المنبعثة من الفرن في مبادل حراري للتبريد المسبق، ثم ينقلها إلى حلقة تدوير الماء الساخن. يُعاد تدوير هذا الماء الساخن (في هذه المنشأة: يدخل مبادل التبريد المسبق عند 89 درجة مئوية ويخرج عند 109 درجة مئوية) إلى مبادل حراري لإعادة التسخين يقع بعد المرسب الكهروستاتيكي الرطب، حيث يرفع درجة حرارة الغاز النظيف بعد عملية إزالة غازات المداخن من حوالي 50 درجة مئوية إلى 90 درجة مئوية. برفع درجة حرارة تصريف المدخنة إلى 90 درجة مئوية، يبقى الغاز فوق نقطة تكثف بخار الماء في الغلاف الجوي في جميع الظروف المحيطة العادية، مما يمنع تشكل أعمدة التكثيف المرئية. صافي الطاقة المُدخلة من خارج النظام يساوي صفرًا، فمصدر الحرارة هو الحرارة المهدرة من غازات العادم المنبعثة من الفرن الدوار. هذا الاكتفاء الذاتي يميز نظام MGGH عن إعادة التسخين بالبخار (الذي يتطلب بخار الغلاية) أو إعادة التسخين بالكهرباء (الذي يتطلب الطاقة)، ​​وكلاهما يفرض تكلفة طاقة مستمرة.
س2. ما هي المتطلبات التنظيمية للاتحاد الأوروبي IED / الهولندية التي تنطبق على معالجة الغازات المنبعثة من أفران الصلب الدوارة؟
تخضع منشآت تصنيع الصلب التي تعالج غبار أفران القوس الكهربائي في الأفران الدوارة للوائح توجيهات الاتحاد الأوروبي بشأن انبعاثات الحديد والصلب (IED 2010/75/EU) في قطاع الحديد والصلب. وتحدد استنتاجات أفضل التقنيات المتاحة (BAT) المعمول بها (وثيقة مرجعية لأفضل التقنيات المتاحة لإنتاج الحديد والصلب) قيمًا حدية لانبعاثات الغبار، وثاني أكسيد الكبريت (SO₂)، وأكاسيد النيتروجين (NOx)، وأول أكسيد الكربون (CO)، وكلوريد الهيدروجين (HCl)، وفلوريد الهيدروجين (HF)، والمعادن الثقيلة لكل نوع من أنواع العمليات. في هولندا، تُصدر التصاريح بموجب مرسوم الأنشطة (Activiteitenbesluit milieubeheer) وقانون البيئة (Omgevingswet) من قِبل دائرة البيئة الإقليمية (Omgevingsdienst). وفيما يلي الحدود النموذجية للتصاريح الهولندية لانبعاثات الغازات المنبعثة من الأفران الدوارة في قطاع الصلب: ثاني أكسيد الكبريت ≤ 20 ملغم/م³، الجسيمات الدقيقة ≤ 5 ملغم/م³، أول أكسيد الكربون ≤ 100 ملغم/م³، كلوريد الهيدروجين ≤ 5 ملغم/م³، فلوريد الهيدروجين ≤ 20 ملغم/م³. يجب أن تكون أنظمة مراقبة الانبعاثات المستمرة معتمدة وفقًا للمعيار الأوروبي EN 14181 QAL1/QAL2/AST، وأن تكون متصلة بنظام الإبلاغ الخاص بالسلطة المختصة. ويُشترط تقديم تقارير امتثال سنوية بموجب لائحة E-PRTR (EC) 166/2006 عند تجاوز عتبات الإبلاغ.
س3. كيف يتفاعل برج الغسيل مع نظام إزالة غازات المداخن الجيري لحماية جودة الجبس؟
تزيل وحدة الغسيل معظم حمض الهيدروكلوريك من تيار الغاز قبل دخوله إلى وحدة امتصاص غازات المداخن. وتُعدّ هذه الإزالة المسبقة لحمض الهيدروكلوريك مهمة لسببين: (1) تتنافس أيونات الكلوريد في حلقة معلق غازات المداخن مع أيونات الكبريتيت على مواقع إذابة سطح الحجر الجيري، مما يقلل من كفاءة امتصاص ثاني أكسيد الكبريت مع ارتفاع تركيزات الكلوريد. وبإزالة معظم حمض الهيدروكلوريك قبل دخوله إلى وحدة امتصاص غازات المداخن، يعمل معلق غازات المداخن بتركيز ثابت أقل للكلوريد، مما يُحسّن من كفاءة الامتصاص. (2) يُقلّل تلوث جبس غازات المداخن بالكلوريد من قيمته التجارية كمادة بناء؛ إذ لا يُمكن استخدام الجبس الذي يتجاوز عتبة الكلوريد المحددة في معيار EN 13279-1 كطبقة أساسية للجدران، ويجب التخلص منه كنفايات بدلاً من بيعه. وتضمن عملية الإزالة المسبقة لحمض الهيدروكلوريك في وحدة الغسيل بقاء جبس غازات المداخن دون حد الكلوريد المسموح به لإعادة استخدامه كمادة بناء، مما يحوّل النفايات المحتملة إلى منتج ثانوي قابل للبيع.
س4. ما هي تكاليف التشغيل السنوية المتوقعة لهذا النظام ذي المراحل الخمس؟
تشمل فئات تكاليف التشغيل السنوية الرئيسية ما يلي: (1) الكهرباء: 691 كيلوواط من الطاقة التشغيلية الفعلية (850 كيلوواط كحد أقصى)، بمعدل 8000 ساعة سنوية و0.36 يوان صيني/كيلوواط ساعة، أي ما يعادل 199000 يوان صيني تقريبًا سنويًا؛ (2) المياه: استهلاك حوالي 3 أطنان/ساعة، بتكلفة سنوية تعادل حوالي 4.8 عشرة آلاف يوان صيني؛ (3) الحجر الجيري: 275 كجم/ساعة بسعر 250 يوان صيني/طن، بتكلفة سنوية تعادل حوالي 55 عشرة آلاف يوان صيني؛ (4) قطع الغيار: فوهات رش برج الغسيل (سنويًا)، عناصر مزيل ضباب غازات المداخن (فحص سنوي، استبدال حسب الحاجة)، تنظيف أنبوب الأنود في WESP (ربع سنوي)، صيانة صمام نفخ السخام في مبادل حرارة MGGH (سنويًا)؛ (5) التخلص من الجبس أو بيعه: يعتبر الجبس عند إنتاج 395 كجم/ساعة كحد أقصى رصيدًا إذا كان يفي بمواصفات مواد البناء، أو تكلفة إذا كان يجب التخلص منه كنفايات صناعية.
س5. لماذا هناك حاجة إلى جهاز مراقبة الصيانة الوقائية عبر الإنترنت تحديدًا عند مدخل المبادل الحراري MGGH؟
يستخدم مبادل حرارة MGGH أنابيب أو صفائح نقل حرارة متقاربة، قد تتعرض للتراكم والانسداد تدريجيًا عند ارتفاع تركيز الجسيمات في تيار الغاز فوق المستوى التصميمي. على عكس أجهزة التنقية أو المرسبات الكهروستاتيكية حيث يؤدي تراكم الغبار العالي إلى تدهور تدريجي في الأداء، قد يتعرض مبادل حرارة MGGH لانسداد متسارع بمجرد أن تبدأ الرواسب في سد الممرات الضيقة، مما يخلق نمط فشل غير خطي ينتقل فيه المبادل من التلوث الجزئي إلى الانسداد الكامل في فترة وجيزة. يوفر جهاز مراقبة الجسيمات الدقيقة (PM) المتصل بمدخل MGGH إنذارًا مبكرًا بأي عطل في معالجة الغبار الأولية التي تؤدي إلى ارتفاع تركيز الجسيمات الدقيقة في المبادل الحراري، مما يسمح للمشغل ببدء عملية نفخ السخام أو اتخاذ إجراءات تصحيحية قبل أن يصبح الانسداد شديدًا لدرجة تتطلب التنظيف خارج المحطة.
س6. كيف تتم إدارة محتوى ثاني أكسيد الكربون المرتفع (4000 ملغم/م³ مبدئيًا) بأمان من خلال نظام المعالجة؟
يجب معالجة التركيز الأولي المرتفع لأول أكسيد الكربون الناتج عن الاحتراق غير الكامل في فرن الحرق الدوار ذي الفرن الكهربائي بشكل أساسي من مصدره من خلال إدارة الاحتراق (ضمان نسبة هواء/وقود كافية ووقت احتجاز مناسب في منطقة الاحتراق الثانوية للفرن)، بدلاً من استخدام معدات المعالجة. نظام المعالجة نفسه - وهو عبارة عن سلسلة تنظيف رطبة - لا يزيل أول أكسيد الكربون بفعالية. تتم إدارة أول أكسيد الكربون من خلال: (1) مراقبة مستمرة لأول أكسيد الكربون عند مخرج الفرن ومدخل نظام المعالجة مع ربط مستويات الإنذار المرتفعة لأول أكسيد الكربون بأجهزة التعشيق الآمنة للنظام؛ (2) خلط هواء التخفيف بشكل كافٍ في القناة بين مخرج الفرن ومدخل نظام المعالجة لتقليل تركيز أول أكسيد الكربون إلى المستوى الذي يكون فيه تشغيل المعدات المغلقة آمنًا؛ (3) فحص دوري لمنطقة احتراق الفرن لضمان عمل غرفة الاحتراق الثانوية (إن وجدت) عند درجة حرارة التصميم. يعتمد تركيز أول أكسيد الكربون المتبقي عند المخرج على إدارة احتراق الفرن وليس على أداء نظام المعالجة.
س7. ما هي درجات الفولاذ المقاوم للصدأ المحددة للمبادلات الحرارية MGGH في هذه البيئة المسببة للتآكل؟
بالنسبة للمبادلات الحرارية من نوع MGGH المستخدمة في خدمة غازات العادم لأفران الصلب الدوارة (HCl + HF + SO₂ + NaCl عند درجة حرارة 115-160 درجة مئوية)، يتطلب مبادل التبريد المسبق (الجانب الساخن: غاز خام عند 160 درجة مئوية، مع تركيز عالٍ من الغبار والغاز الحمضي) عادةً ما يلي: الفولاذ المقاوم للصدأ 316L كحد أدنى للأجزاء منخفضة الكلوريد؛ والفولاذ المزدوج 2205 أو 904L للأجزاء التي تتعرض لتركيز أعلى من الكلوريد أو دورات حرارية تمر بنقطة تكثف الحمض؛ وهاستيلوي C-276 لأي مكونات معرضة لمكثفات حمضية مركزة. أما مبادل إعادة التسخين (الذي يتعامل مع غاز نظيف بعد عملية الترسيب الكهروستاتيكي عند تركيز أقل من الكلوريد ودرجة حرارة 50-90 درجة مئوية) فيمكنه عادةً استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L بالكامل. يجب تأكيد جميع اختيارات المواد من خلال مراجعة هندسية للتآكل باستخدام بيانات تركيب الغاز المقاسة الخاصة بالمنشأة، وليس باستخدام مراجع عامة للدرجات.
س8. كيف تم تصميم نظام إزالة غازات المداخن باستخدام الحجر الجيري لتحقيق إزالة 99.3% SO₂ من 2800 ملغم/م³؟
يتطلب تحقيق إزالة 99.3% من ثاني أكسيد الكبريت من 2800 ملغم/م³ تجاوز معايير تصميم وحدة امتصاص غازات المداخن لنطاق التشغيل القياسي لمحطات الطاقة، وذلك من خلال: (1) 4 طبقات رش (مقابل 3 طبقات نموذجية) مما يوفر وقت بقاء أطول بين الغاز والسائل؛ (2) نسبة سائل إلى غاز تبلغ 22.8 لتر/م³ (مقابل 8-15 عادةً لوحدات امتصاص غازات المداخن لمحطات الطاقة ذات تركيز ثاني أكسيد الكبريت المنخفض)؛ (3) نسبة مولية للكالسيوم إلى الكبريت تبلغ 1.05 (النطاق القياسي 1.02-1.05)؛ (4) تدفق مضخة واحدة يبلغ 325 م³/ساعة مما يوفر كثافة رش عالية؛ (5) وقت ترسيب المعلقات يبلغ 3.5 ساعة مما يسمح بوقت بقاء كافٍ لأكسدة كبريتيت الكالسيوم إلى جبس؛ (6) تصميم فعال لفاصل الرذاذ (شاشة من طبقتين + حزمة أنابيب واحدة) لمنع انتقال المعلقات إلى المعدات اللاحقة. إن الجمع بين هذه المعايير يؤدي إلى إزالة تصميم 99.3%؛ ويساهم نظام المراقبة الذكية والتحكم التكيفي في التحسين الإضافي للأداء الفعلي لـ 99.7% الذي شوهد أثناء التشغيل.
س9. ما هي معايير نظام مراقبة الانبعاثات المستمرة المطلوبة عند المدخنة لمنشأة فرن دوار للصلب بموجب شروط الترخيص البيئي الهولندي؟
بموجب شروط الترخيص البيئي الهولندي لمنشآت الأجهزة الإلكترونية المرتجلة في قطاع الصلب، يغطي نظام مراقبة الانبعاثات المستمرة (CEMS) الموجود في المدخنة عادةً ما يلي: ثاني أكسيد الكبريت، والجسيمات الدقيقة، وأول أكسيد الكربون، وأكاسيد النيتروجين (عند الاقتضاء)، وتركيز الأكسجين، ودرجة الحرارة، ومعدل التدفق، ومحتوى الرطوبة، وذلك عبر قنوات مستمرة. ويتم رصد حمض الهيدروكلوريك وحمض الهيدروفلوريك عادةً عن طريق أخذ عينات يدوية دورية (ربع سنوية كحد أدنى) بدلاً من الرصد المستمر، إلا إذا نص الترخيص صراحةً على ضرورة الرصد المستمر لحمض الهيدروكلوريك أو حمض الهيدروفلوريك. أما المعادن الثقيلة (الزنك والرصاص وغيرها من المعادن الناتجة عن معالجة غبار أفران القوس الكهربائي) فتُرصد عن طريق أخذ عينات متساوية الحركة يدوية دورية، عادةً مرتين سنويًا. ويجب أن تكون جميع قنوات نظام مراقبة الانبعاثات المستمرة معتمدة وفقًا للمعيار الأوروبي EN 14181 QAL1/QAL2/AST، مع إجراء اختبار دقة سنوي في الموقع (AST) من قِبل جهة تحقق معتمدة. ويجب نقل البيانات في الوقت الفعلي إلى نظام الإبلاغ التابع للسلطة المختصة (الرصد الإلكتروني أو ما يعادله)، وتقديم تقارير الامتثال السنوية إلى دائرة الرقابة البيئية (Omgevingsdienst).
س10. هل توجد منشآت مرجعية لمعالجة غازات العادم الناتجة عن معالجة غبار أفران القوس الكهربائي الدوارة للصلب متاحة للزيارات الميدانية؟
نعم. تم تطبيق نظام معالجة إعادة تسخين غازات العادم المتكامل (MGGH + برج الغسيل + نظام إزالة غازات المداخن من الحجر الجيري والجبس + نظام الترسيب الكهروستاتيكي للماء + MGGH) الموصوف في دراسة الحالة هذه في مرافق معالجة غبار أفران القوس الكهربائي الدوارة في قطاع الصلب، محققًا بذلك امتثالًا فائقًا لمعايير الانبعاثات المنخفضة. يمكن ترتيب زيارات ميدانية مرجعية للعملاء المحتملين المؤهلين، بما في ذلك الوصول إلى بيانات الامتثال المعتمدة لأنظمة مراقبة الانبعاثات المستمرة (CEMS)، وعرض توضيحي لمنصة المراقبة الذكية، ووثائق تشغيلية تغطي نطاق الأداء السنوي الكامل. يُرجى استخدام رابط الاتصال أدناه لطلب الوثائق المرجعية أو لترتيب زيارة ميدانية إلى منشأة مماثلة لمعالجة غازات العادم في أفران الصلب الدوارة.

هل أنت مستعد لتحقيق الامتثال لمعايير الانبعاثات المنخفضة للغاية في صناعة الصلب؟

استكشف المجموعة الكاملة من حلول التحكم في الانبعاثات الصناعية

من إزالة الغبار وإزالة الكبريت المتكاملة من أفران الصلب الدوارة إلى أنظمة الأكسدة الحرارية التجديدية للحد من انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة الصناعيةيقدم فريقنا الهندسي حلولاً متوافقة مع توجيهات الاتحاد الأوروبي بشأن الانبعاثات الذكية لتلبية متطلبات التحكم في الانبعاثات الأكثر تطلباً في صناعة الصلب.

تستند دراسة الحالة هذه إلى تطبيق عملي لتقنية متكاملة لإزالة الغبار والكبريت في مصنع لإنتاج الصلب يستخدم فرنًا دوارًا لمعالجة غبار فرن القوس الكهربائي. وقد استُقيت المعايير الفنية من سجلات هندسية موثقة وبيانات رصد الامتثال. قد تختلف نتائج كل مشروع على حدة تبعًا لتركيبة غبار فرن القوس الكهربائي، وظروف تشغيل الفرن الدوار، واللوائح التنظيمية المعمول بها. وتعكس المراجع التنظيمية توجيهات الاتحاد الأوروبي بشأن الانبعاثات الصناعية 2010/75/EU، وأطر مرسوم الأنشطة الهولندي (Activiteitenbesluit milieubeheer) السارية في هولندا.