اختر صفحة

الحد من انبعاثات الدخان المغناطيسي في المواد الكيميائية الدقيقة المقاومة للهب: القضاء على الدخان الأبيض في عمليات أفران كهربائية مزدوجة الورشة

دراسة حالة · التحكم في الانبعاثات الصناعية

كيف حققت مؤسسة كيميائية للفوسفور تخدم أكثر من 20 دولة انعداماً تاماً للدخان الأبيض المرئي، واجتازت فحص القبول الحكومي من المحاولة الأولى، وحصلت على تصنيف "المصنع الأخضر" على مستوى المقاطعة - وذلك بفضل نظام ثنائي الطور للحد من الدخان المغناطيسي يعالج 570,000 متر مكعب قياسي/ساعة من غازات العادم شديدة التآكل الناتجة عن الأفران.

إزالة الدخان الأبيض
مثبطات اللهب للحد من الأبخرة
معالجة الغازات المنبعثة من المواد الكيميائية المحتوية على الفوسفور
إخماد الدخان غير الحراري
التحكم في رذاذ الحمض في الفرن الكهربائي

570,000
متر مكعب/ساعة
معالجة غازات المداخن بالكامل (مرحلتان)
≥97%
معدل التنقية
إزالة الملوثات المختلطة
100→10
ملغم/متر مكعب
كثافة الملوثات من المدخل إلى المخرج
صفر
النفايات الثانوية
لا مياه صرف صحي • لا مواد كيميائية

01 - خلفية الصناعة

لماذا تخضع مصانع المواد الكيميائية الدقيقة المقاومة للهب لتدقيق مكثف في الانبعاثات؟

يُعد قطاع المواد الكيميائية الدقيقة المقاومة للهب - الذي يشمل مثبطات اللهب القائمة على الفوسفور، والأسمدة الفوسفاتية، وإنتاج الفوسفور الأصفر، والمعالجة الكيميائية المرتبطة بها - أحد أكثر القطاعات الصناعية خضوعًا للرقابة في الحزام الاقتصادي لنهر اليانغتسي في الصين. وقد أُطلقت مبادرة وطنية مخصصة للمعالجة البيئية، خطة عمل خاصة لإصلاح نهر اليانغتسي "الفوسفور الثلاثي"، تستهدف عمليات تعدين الفوسفور، وشركات الكيماويات الفوسفورية، ومرافق تخزين الفوسفوجبس في سبع مقاطعات وبلديات تشمل جيانغسو، وهوبي، وهونان، وسيتشوان، وقويتشو، ويونان.

يشمل إطار المعالجة ذو المراحل الخمس تحديد المشكلة، وتصميم خطة تصحيح موحدة لكل مؤسسة، والتحقق من الإنجاز، وفحص نتائج التصحيح، والتنفيذ المستمر. بالنسبة لمصنعي المواد الكيميائية الفوسفورية الذين يستخدمون أفران المعالجة الحرارية الساخنة - وهي تقنية الإنتاج السائدة لمثبطات اللهب الفوسفورية - يتمثل التحدي الرئيسي للامتثال في تيار الغازات المنبعثة من أفران القوس الكهربائي: وهو مزيج من رذاذ حمضي، وملوثات عضوية، وجزيئات دقيقة، ومعادن ثقيلة، وبخار ماء مشبع بالكامل، ينتج عنه انبعاثات كثيفة ومستمرة من أعمدة بيضاء مرئية من على بعد كيلومترات.

تحت المعيار GB 31573-2015 لانبعاثات ملوثات الهواء في الصناعات الكيميائية غير العضويةيجب ألا تتجاوز الجسيمات العالقة 10 ملغم/م³، ويجب أن يبقى ثاني أكسيد الكبريت أقل من 30 ملغم/م³، وأكاسيد النيتروجين أقل من 100 ملغم/م³ عند المدخنة. ويتطلب تحقيق هذه الحدود، مع التخلص في الوقت نفسه من الدخان الأبيض المرئي الناتج عن عمليات متعددة الأفران وورشة عمل مزدوجة بحجم غاز إجمالي يبلغ 570,000 م³/ساعة، نهجًا مختلفًا تمامًا عن نظام التنقية الرطبة أحادي البرج.

تُعدّ غازات الفوسفور الكيميائية المنبعثة من بين أكثر تيارات غازات المداخن الصناعية تآكلاً وتعقيداً من حيث التركيب التي تُصادف في الواقع العملي. وتفشل قنوات التهوية التقليدية المصنوعة من الألياف الزجاجية أو الفولاذ الطري، وأنظمة التنظيف القلوية القياسية، بسرعة. والسبيل الوحيد لتحقيق الامتثال الدائم هو استخدام تقنية مقاومة للتآكل بطبيعتها ولا تُنتج أي نفايات سائلة ثانوية.


— ملخص فني لهندسة المشروع، المرحلة 1 والمرحلة 2: تخفيف الأعمدة المغناطيسية

سيناريوهات تطبيق تقنية الحد من الدخان المغناطيسي في مختلف الصناعات، بما في ذلك صناعة المواد الكيميائية الدقيقة المقاومة للهب، ومعالجة الفوسفور، والمنشآت الصناعية متعددة الأفران.


02 - لمحة عن التلوث

توصيف غازات المداخن لورشة العمل المزدوجة: غازات العادم من فرن الورشة الرئيسية والخلفية

يضم المرفق منطقتين إنتاجيتين مستقلتين: ورشة العمل الرئيسيةيضم المبنى 4 أفران كهربائية حرارية لمعالجة حمض الفوسفوريك، بسعة إجمالية لغازات الاحتراق تبلغ 350,000 متر مكعب قياسي في الساعة؛ و ورشة العمل الخلفية، وتشغيل فرنَين حراريين إضافيين (الفرن 7 والفرن 8) يولدان 220,000 متر مكعب قياسي في الساعة. كل فرن مزود بخزان تبريد بالماء، وغطاء تجميع أبخرة ما قبل الفرن، وخزان تجميع الأحماض، وحوض إعادة تدوير.

تحتوي غازات العادم المنبعثة من أفران إنتاج حمض الفوسفوريك الكهربائية في عملية التسخين على مزيج شديد التلوث. فإلى جانب الجسيمات وثاني أكسيد الكبريت الموجودة في معظم غازات المداخن الصناعية، تحتوي هذه الغازات على ملوثات عضوية، وأبخرة خامس أكسيد الفوسفور، والأهم من ذلك، أول أكسيد الكربون بتركيزات أولية عالية (تصل إلى 2000 ملغم/م³) ناتجة عن تفاعلات اختزال الكربون في عملية إنتاج حمض الفوسفوريك الحرارية. كما تحتوي غازات العادم على آثار ضئيلة من الزرنيخ بتركيز 1 ملغم/م³، مما يضيف بُعدًا صحيًا عامًا إلى تحدي الامتثال للمعايير.

  • أكاسيد النيتروجين (NOx): التركيز الأولي 100 ملغم/متر مكعب. الحد الأقصى المسموح به للتركيز عند المخرج 100 ملغم/متر مكعب - نسبة المدخل إلى الحد الأقصى لا تترك أي هامش أمان مع التكنولوجيا التقليدية.
  • ثاني أكسيد الكبريت (SO₂): التركيز الأولي 500 ملغم/م³؛ الهدف عند المخرج ≤30 ملغم/م³. يتطلب معالجة مسبقة عالية الكفاءة لإزالة الكبريت قبل وحدة التخفيف المغناطيسي.
  • الجسيمات الدقيقة (PM): التركيز الأولي 220 ملغم/م³؛ الهدف عند المخرج ≤10 ملغم/م³. تتطلب أبخرة الفوسفور الدقيقة وجزيئات الكربون التقاطًا عميقًا على مستوى دون الميكرون.
  • أول أكسيد الكربون (CO): 2000 ملغم/م³ مبدئيًا - خطر انفجار يجب السيطرة عليه عن طريق الاحتراق المسبق قبل أن يصل تيار الغاز إلى أي معدات معالجة لاحقة.
  • فلوريد الهيدروجين (HF): تركيز ابتدائي 50 ملغم/م³. شديد التآكل؛ يحدد استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (2205) بدلاً من الفولاذ الكربوني القياسي في جميع الأسطح المبللة ومواد الامتصاص.
  • الزرنيخ (As): المستوى الأولي 1 ملغم/م³. يتطلب الأمر احتجازه إلى مستويات قريبة من الصفر لحماية صحة الإنسان والامتثال لأحكام المعادن الثقيلة في GB 31573.
  • ضباب حمضي مشبع وعمود أبيض: يدخل العادم بعد جهاز التنظيف الرطب إلى مرحلة التخفيف المغناطيسي عند درجة حرارة تقارب 35 درجة مئوية مع رطوبة نسبية تقارب 100% وحمل ملوثات مدخل يبلغ 100 ملغم/م³، مما يؤدي إلى توليد عمود أبيض كثيف مرئي في جميع الظروف المحيطة.
المعلمة التركيز الأولي تصميم منفذ البيع الحد التنظيمي
أكاسيد النيتروجين 100 ملغم/متر مكعب ≤100 ملغم/متر مكعب 100 ملغم/متر مكعب
SO&sub2; 500 ملغم/متر مكعب ≤30 ملغم/متر مكعب 30 ملغم/متر مكعب
الجسيمات الدقيقة (PM) 220 ملغم/متر مكعب ≤10 ملغم/متر مكعب 10 ملغم/متر مكعب
أول أكسيد الكربون (CO) 2000 ملغم/متر مكعب يتم التحكم فيه عن طريق الاحتراق المسبق
فلوريد الهيدروجين (HF) 50 ملغم/متر مكعب شبه معدوم
الزرنيخ (As) 1 ملغم/متر مكعب 0.0008 ملغم/متر مكعب توفير المعادن الثقيلة
كثافة الملوثات المختلطة الداخلة (بعد إزالة الكبريت) 100 ملغم/متر مكعب ≤10 ملغم/متر مكعب 10 ملغم/متر مكعب
عمود أبيض مرئي حاضر (شديد) لا شيء (غير مرئي) لا يوجد عمود دخان أبيض مرئي
درجة حرارة غازات الاحتراق الداخلة 80 درجة مئوية (مخرج الفرن)؛ ≈35 درجة مئوية (بعد جهاز التنقية)
إجمالي حجم غاز المداخن المعالج 350,000 + 220,000 متر مكعب قياسي/ساعة

03 - المتطلبات الهندسية

معايير تصميم الحد من انبعاثات الأعمدة المغناطيسية في التطبيقات الكيميائية الفوسفورية شديدة التآكل

وضع فريق تحديد مواصفات المشروع متطلبات التصميم التالية قبل اختيار أي تقنية. وتعكس هذه المتطلبات التحديات الفريدة لانبعاثات الغازات الكيميائية الفوسفورية وسياق تشغيل ورشتين، وقد أثرت على جميع خيارات المواد والمعدات طوال فترة المشروع.

🎯

تقنية مثبتة فقط

لا تُقبل إلا تقنيات التنقية الناضجة تجاريًا والمثبتة ميدانيًا. يجب أن يحقق النظام تحسنًا يتراوح بين 30% و50% مقارنةً بالوضع الحالي، وذلك استنادًا إلى نتائج موثقة من منشآت مماثلة في قطاعات الكيماويات الفوسفورية أو القطاعات الصناعية الأخرى ذات الخصائص التآكلية المماثلة.

⚙️

تحمل واسع لغازات المداخن

يجب أن يحافظ النظام على أداء تنقية مستقر عندما يتقلب حجم غاز المداخن بين 10% و 110% من سعة التصميم المقدرة، مع مراعاة الاختلافات في حمل الفرن، ودورة الدفعات، وعزل الصيانة المخططة لوحدات الفرن الفردية.

🛡️

مقاومة التآكل الخاصة بكل درجة

يجب أن تُصنع جميع المكونات الملامسة لتيار غازات المداخن المحتوية على الفوسفور - طبقات الامتصاص، وبطانات القنوات، وجدران الخزانات، وأغطية المراوح، والمثبتات - من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 أو مواد مقاومة للتآكل ذات تصنيف مكافئ. ولا يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ القياسي 304 أو 316L كافيًا لتيارات الغازات المحتوية على حمض الهيدروفلوريك.

انعدام التلوث الثانوي

يجب ألا تُنتج عملية المعالجة مياه صرف صحي، أو محاليل كيميائية مستهلكة، أو نفايات صلبة خطرة تتطلب التخلص منها بشكل إضافي. يمكن توجيه المكثفات المُجمّعة إلى نظام تدوير المياه الحالي لاستعادتها بالتبخير. يجب أن يكون إمداد المواد الخام للنظام مستقرًا ومحليًا بالكامل.

💡

كفاءة الطاقة والتحكم في التكاليف

يجب أن يقلل اختيار المعدات وهندسة النظام من النفقات الرأسمالية وتكاليف التشغيل. يجب أن تكون جميع المعدات الرئيسية المشتراة من مصنّعين معتمدين وطنياً بجودة عالية. يجب تحديد القدرات الكهربائية لتجنب المبالغة في المواصفات، مع استخدام مراوح ذات تردد متغير عند الاقتضاء.

🔊

الامتثال لمعايير الضوضاء

يجب ألا تتجاوز جميع المعدات الدوارة 85 ديسيبل (A) عند قياسها على بُعد متر واحد من سطح الوحدة، بما يتوافق مع حدود الضوضاء الصناعية من الفئة الثانية وفقًا للمعيار GB 12348-2008. ويجب أن يراعي اختيار المروحة متطلبات الضغط الساكن المتزايدة في تصميم الطورين.

🔄

هندسة معمارية معيارية ومستقبلية

يجب أن يسمح مفهوم التصميم المعياري للنظام بتلبية المتطلبات البيئية المتزايدة الصرامة على مدى 3-5 سنوات دون الحاجة إلى إعادة تصميم النظام الأساسي. كما يجب أن تعمل التقنيات المتقدمة في الوقت نفسه على خفض انبعاثات الملوثات الغازية منخفضة التردد، وذلك لتأهيل المنشأة للحصول على تصنيف الانبعاثات المنخفضة للغاية.

🔧

دمج استعادة المياه

يحتوي المكثف الملتقط من طبقة امتصاص التخفيف المغناطيسي على حمض الفوسفوريك المتبقي عند درجة حموضة ≈ 2. وبدلاً من معالجة هذا كمياه صرف صحي، يجب توجيه المكثف عبر وحدة استعادة التبخير وإعادته إلى نظام المياه المتداولة كمياه تعويض، مما يقلل من استهلاك المياه العذبة ويزيل تيار تصريف مياه الصرف الصحي تمامًا.


04 - محلول العلاج

نظام الحد من الدخان المغناطيسي ثنائي الطور: ورشة العمل الرئيسية وورشة العمل الخلفية

قام الفريق الهندسي بتصميم خطي معالجة مستقلين لكنهما متطابقان من الناحية المعمارية - واحد لكل ورشة إنتاج - باستخدام تقنية الحد من الانبعاثات المغناطيسية (MPA) كمرحلة نهائية للتنقية وإزالة الانبعاثات البيضاء. تُعرف أيضًا باسم تنقية الأبخرة المغناطيسية, قمع عمود الدخان غير الحراري, التقاط رذاذ الحمض في الطور الجاف، أو الحد من الدخان الأبيض الناتج عن المجال المغناطيسيتستغل عملية MPA تدرجات المجال المغناطيسي المتحكم بها لالتقاط قطرات رذاذ الحمض دون الميكرون، والجسيمات الدقيقة، ورذاذ الماء المشبع في وقت واحد - وهي العوامل الفيزيائية الثلاثة التي تؤدي إلى ظهور عمود أبيض مرئي - دون إدخال أي كواشف سائلة في تيار الغاز.

مخطط سير العمليات في ورشة العمل الرئيسية (4 أفران حرارية - 350,000 متر مكعب قياسي/ساعة)

4× حراري
الأفران
إخماد بالماء
ومجموعة ما قبل البيع
إزالة الكبريت الرطبة
(جهاز تنظيف الأحماض)
وحدة إدارة الشؤون العامة ⭐
(BLCNXB-35W)
ينظف
كومة

مخطط تدفق العمليات في ورشة العمل الخلفية (فرنان حراريان - 220,000 متر مكعب قياسي/ساعة)

2× حراري
الأفران (7 و 8)
إخماد بالماء
ومجموعة ما قبل البيع
إزالة الكبريت الرطبة
(جهاز تنظيف الأحماض)
وحدة إدارة الشؤون العامة ⭐
(BLCNXB-22W)
ينظف
كومة

في كلا الورشتين، تمر غازات العادم المنبعثة من الفرن أولاً عبر خزان تبريد مائي ونظام تجميع أبخرة ما قبل الفرن، حيث تُزال المواد الصلبة الكبيرة والشوائب الثقيلة، وتُخفض درجة حرارة غازات المداخن من حوالي 80 درجة مئوية إلى ما يقارب درجة حرارة الجو. ثم يمر الغاز عبر جهاز تنقية حمضي لإزالة الكبريت الرطب، حيث تُعادل غازات ثاني أكسيد الكبريت وحمض الهيدروفلوريك والأحماض العضوية المتبقية. بعد ذلك، يدخل الغاز المعالج مسبقًا - والذي لا يزال مشبعًا ببخار الماء والهباء الجوي الدقيق ورذاذ الحمض المتبقي بتركيز 100 ملغم/م³ من الملوثات المختلطة - إلى وحدة الحد من الدخان المغناطيسي لإجراء التنقية النهائية وكبح الدخان.

مخطط انسيابي لعملية ورشة العمل الرئيسية للحد من انبعاثات الدخان المغناطيسية لنظام معالجة الغازات المنبعثة من فرن مزدوج للمواد الكيميائية الدقيقة المقاومة للهب

تكوين النظام والمعايير الفنية: المرحلة 1 مقابل المرحلة 2

المعلمة المرحلة الثانية (ورشة العمل الرئيسية) المرحلة الأولى (ورشة العمل الخلفية)
نموذج الوحدة BLCNXB-35W BLCNXB-22W
نوع التخطيط وحدة خارجية للبرج وحدة خارجية للبرج
اتجاه تدفق الهواء مدخل سفلي، عادم علوي مدخل سفلي، عادم علوي
كفاءة التنقية ≥97% ≥97%
تركيز الملوثات المختلطة عند المدخل 100 ملغم/متر مكعب 100 ملغم/متر مكعب
تركيز الملوثات المختلطة في المخرج ≤10 ملغم/متر مكعب ≤10 ملغم/متر مكعب
مقاومة النظام 250 باسكال 250 باسكال
حجم غاز المداخن المعالج 350,000 متر مكعب قياسي/ساعة 220,000 متر مكعب قياسي/ساعة
مادة ماصة الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205
أبعاد المعدات (الطول × العرض × الارتفاع) 17.5×12.5×20 متر 12.8×10.7×18.5 متر
مولد الطاقة المغناطيسية BLEMG-2K BLEMG-2K
درجة حرارة غازات الاحتراق الداخلة ≈35 درجة مئوية ≈35 درجة مئوية

رسم تخطيطي لتصميم ورشة العمل الرئيسية لمعالجة غازات العادم الناتجة عن فرن كهربائي باستخدام مواد كيميائية دقيقة مثبطة للهب، وذلك للحد من انبعاثات الدخان المغناطيسي.

رسم تصميمي لواجهة ورشة العمل الخلفية، وتركيب نظام مغناطيسي للحد من انبعاثات الغازات المنبعثة من أفران معالجة المواد الكيميائية الفوسفورية.


05 - المزايا الأساسية

لماذا يتفوق نظام إزالة الأعمدة المغناطيسية على البدائل في تطبيقات المواد الكيميائية الفوسفورية؟


  • تم التحقق من إزالة الدخان الأبيض بالكامل من خلال التفتيش الحكومي: بعد فترة إنشاء استمرت ثلاثة أشهر، حقق نظام معالجة الفوسفور ثنائي الطور انعدامًا تامًا لانبعاثات الدخان الأبيض المرئي من جميع مداخن الأفران الكهربائية الستة في آن واحد. اجتازت المنشأة فحص القبول البيئي الحكومي من المحاولة الأولى - وهو إنجازٌ بارزٌ بالنظر إلى نطاق حملة إصلاح قطاع الكيماويات الفوسفورية - وحصلت على لقب "المصنع الأخضر" على مستوى المقاطعة.

  • الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 - مصمم خصيصًا للتيارات المحتوية على حمض الهيدروفلوريك: تتسبب الغازات المنبعثة المحتوية على الفوسفور، والتي تحتوي على فلوريد الهيدروجين بتركيز 50 ملغم/م³، في تلف ممتصات الفولاذ المقاوم للصدأ 316L القياسية في غضون أشهر. وقد حدد المشروع استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 لجميع المكونات الملامسة للسائل وشبه الملامسة له، مما يوفر مقاومة التآكل اللازمة لعمر تشغيلي يزيد عن عشر سنوات في واحدة من أكثر بيئات غازات المداخن عدوانية كيميائيًا في الصناعة.

  • استعادة المكثفات تقضي على تصريف مياه الصرف الصحي: يتم توجيه المكثفات المتجمعة من طبقة امتصاص MPA - والتي تحتوي على حمض الفوسفوريك المتبقي - عبر وحدة استعادة تبخيرية، ثم تُعاد إلى نظام المياه المتداولة في المحطة كمياه تعويضية إضافية. يؤدي هذا إلى إغلاق دائرة المياه تمامًا، مما يمنع أي تدفق جديد لمياه الصرف الصحي نتيجةً لتحديث نظام التحكم في الانبعاثات، ويقلل بشكل ملحوظ من استهلاك المحطة للمياه العذبة.

  • بنية قابلة للتطوير تغطي 570,000 متر مكعب/ساعة في وحدتين متطابقتين: بدلاً من تصميم نظام واحد مخصص لحجم الغاز المجمع، قام الفريق الهندسي بنشر وحدتين مستقلتين من وحدات MPA تعملان بشكل مستقل. يتيح هذا النهج استمرار الإنتاج في إحدى ورش العمل بينما تخضع الأخرى للصيانة المخططة، مما يقلل بشكل كبير من احتمالية حدوث خسائر في الإنتاج نتيجة توقف الإنتاج القسري.

  • الامتثال المتزامن لمعايير متعددة للملوثات: تعمل مرحلة MPA بالتزامن مع عملية إزالة الكبريت الرطبة في المنبع لتحقيق الامتثال المتزامن لحدود GB 31573 للجسيمات (10 ملغم/م³)، وSO₂ (30 ملغم/م³)، وNOx (100 ملغم/م³)، والمعادن الثقيلة بما في ذلك الزرنيخ (تم تحقيق <0.001 ملغم/م³ مقابل 1 ملغم/م³ عند المدخل)، ومعايير عمود الدخان المرئي - مما يوفر الامتثال لملوثات متعددة من نظام متكامل واحد.

  • تشغيل عالي الحجم وفعال من حيث التكلفة - 320 كيلوواط تخدم 570,000 متر مكعب قياسي/ساعة: تبلغ ذروة قدرة التشغيل للنظام ثنائي الطور 320 كيلوواط. عند التشغيل المستمر على مدار 24 ساعة يوميًا، و8000 ساعة تشغيل سنوية، وبتكلفة 0.36 يوان صيني/كيلوواط ساعة، تبلغ التكلفة الإجمالية السنوية للكهرباء حوالي 92.16 يوان صيني. يمثل هذا انخفاضًا كبيرًا في تكلفة الطاقة النوعية لكل وحدة غاز مُعالَجة مقارنةً بتقنيات إعادة التسخين الرطب أو أساليب كبح الانبعاثات القائمة على الأكسدة التحفيزية.

مقارنة تقنية: الحد من انبعاثات الفوسفور باستخدام المغناطيس مقابل البدائل التقليدية لقطاع الكيماويات الفوسفورية

معيار الحد من انبعاثات الدخان المغناطيسي التنظيف الرطب القلوي إعادة تسخين الغاز GGH
إزالة كاملة للدخان نعم (مجموعة غير مرئية) لا (يستمر الضباب) جزئي (يعتمد على درجة الحرارة)
مقاومة التردد العالي (50 ملغم/نيوتن متر مكعب) نعم (2205 SS) ضعيف (تآكل سريع) فقير
توليد مياه الصرف الصحي لا شيء (تم استرداد المكثفات) حجم كبير لا أحد
كفاءة التنقية ≥97% ≈80–85% غير متاح (لا يمكن إزالته)
تكلفة الكواشف صفر مستمر (NaOH / Ca(OH)₂) صفر
مناسب لتدفق 570,000 متر مكعب قياسي/ساعة نعم (معياري ثنائي الطور) نعم (مساحة كبيرة) تكلفة طاقة مرتفعة للغاية

06 — النتائج التشغيلية

نتائج التكليف، وبيانات الرصد، والتحقق المستقل

بعد فترة الإنشاء والتركيب التي استغرقت ثلاثة أشهر، أكملت وحدتا MPA التشغيل التجريبي بنجاح. وقد حققت المنشأة إزالة كاملة للدخان الأبيض المرئي من جميع مداخن عادم الأفران الكهربائية الستة في آن واحد، حيث لم يظهر أي دخان أبيض في أي من ظروف التشغيل العادية. أُجريت مراقبة مستقلة من طرف ثالث في 27 أغسطس 2020، وكانت النتائج الموثقة كالتالي:

أقل من 20
ملغم/متر مكعب
مخرج الجسيمات (متوسط ​​2.4)
0.80
ملغم/متر مكعب
مخرج التردد العالي (متوسط)
0.0008
ملغم/متر مكعب
مخرج الزرنيخ (متوسط)
320 كيلوواط
ذروة طاقة النظام
حمل ثنائي الطور مشترك
92.16
万元/ سنة
التكلفة السنوية للكهرباء

تم التحقق من أن جميع المعايير المرصودة - الجسيمات العالقة، وفلوريد الهيدروجين، والزرنيخ - كانت أقل من الحدود التنظيمية عند نقطة التصريف. اجتازت المنشأة فحص القبول الحكومي من المحاولة الأولى، وحصلت على لقب "المصنع الأخضر" على مستوى المقاطعة، لتصبح بذلك أول منشأة كيميائية للفوسفور في مقاطعة يونان تنال هذا التقدير. يعمل النظام المدمج الآن بشكل متواصل على مدار 24 ساعة يوميًا، لمدة 8000 ساعة سنويًا، بفاتورة كهرباء سنوية تبلغ حوالي 92.16 مليون يوان صيني لكلا المرحلتين.


07 - احتياطات التنفيذ

اعتبارات هندسية حاسمة خاصة بمعالجة الغازات المنبعثة من الفوسفور كيميائياً

  • ⚠️
    خطر انفجار أول أكسيد الكربون: تحتوي غازات العادم المنبعثة من أفران الفوسفور على أول أكسيد الكربون بتركيز يصل إلى 2000 ملغم/م³. أول أكسيد الكربون غاز عديم اللون والرائحة، ويبلغ حد الانفجار الأدنى له 12.5% حجم/حجم. يجب تركيب جهاز استشعار لمراقبة تركيز أول أكسيد الكربون عند مدخل قناة الغاز قبل جميع معدات المعالجة اللاحقة. في حال اقتراب تركيز أول أكسيد الكربون من الحد الخطير، يجب تفعيل تعديل معايير الاحتراق أو التحويل الطارئ فورًا. لا تُمرر غازات الفرن الخام عبر أي وعاء معالجة مغلق قبل خفض تركيز أول أكسيد الكربون إلى ما دون مستويات التشغيل الآمنة.
  • ⚠️
    تراكم جزيئات الكربون الأسود في فوهات الرش العكسي لإعادة التدوير: يحتوي غاز مداخن أفران الفوسفور على تركيزات عالية من جزيئات الكربون الأسود (السخام). في حال ارتفاع تركيز هذه الجزيئات، قد يتراكم الكربون الأسود على رؤوس فوهات الرش الخلفي لنظام إعادة التدوير، مما يقلل من فعالية الغسيل ويؤدي إلى فقدان كفاءة التنقية قبل الأوان. لذا، يُنصح بإضافة نظام ترشيح مدمج في حلقة إعادة التدوير، وجدولة فحص الفوهات كل ثلاثة أشهر خلال السنة الأولى من التشغيل.
  • ⚠️
    لا يمكن تخفيض مواصفات المواد المتعلقة بحمض الهيدروفلوريك: تؤكد التجارب الميدانية أن استخدام مكونات مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أو البلاستيك المقوى بالألياف (FRP) في بيئات تحتوي على حمض الهيدروفلوريك بتركيز 50 ملغم/م³ فأكثر يؤدي إلى تلف سريع: إذ يتدهور البلاستيك المقوى بالألياف في بيئات حمض الهيدروفلوريك، كما أن الفولاذ 316L غير مصمم للعمل المستمر في بيئات حمض الهيدروفلوريك. يجب أن تكون جميع المكونات الملامسة للسائل مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 وفقًا للتصميم. لا توافق على استبدال المواد أثناء عملية الشراء دون مراجعة هندسية مستقلة لمقاومة التآكل.
  • ⚠️
    إدارة درجة حموضة المكثفات: يبلغ الرقم الهيدروجيني للمكثفات المتجمعة من طبقة امتصاص MPA حوالي 2 بسبب محتواها المتبقي من حمض الفوسفوريك. يجب توجيهها إلى وحدة استعادة التبخير قبل إعادتها إلى نظام المياه المتداولة. إن التصريف المباشر إلى حوض برج التبريد دون ضبط الرقم الهيدروجيني من شأنه أن يُسرّع تآكل الأجزاء الداخلية للبرج والمبادلات الحرارية المتصلة به. لذا، يُنصح بتركيب جهاز مراقبة الرقم الهيدروجيني على خط إرجاع المكثفات، وتفعيل إنذار تحويل تلقائي عند انخفاض الرقم الهيدروجيني عن 4.
  • ⚠️
    يتطلب تصنيف غازات النفايات المتنوعة تصميمًا دقيقًا لعمليات التجميع في المراحل الأولية: إلى جانب غازات العادم الرئيسية المنبعثة من الفرن، تُنتج مصانع الكيماويات الفوسفورية أيضًا غازات مداخن الفرن المحملة ببخار الماء، وعوادم التجفيف، وأبخرة المحولات، ورذاذ حمض الفوسفوريك المكرر من مصادر متعددة. لكل فئة من فئات غازات النفايات تركيبٌ مميز، ويجب جمعها وتصنيفها قبل دخولها إلى نظام المعالجة المشترك. قد يؤدي خلط تيارات غير متوافقة دون فصل كافٍ في المراحل الأولية إلى حدوث تفاعلات غير متوقعة، مما يُضعف أداء المعالجة.
  • ⚠️
    يُعد التدريب على بروتوكولات السلامة إلزاميًا قبل بدء التشغيل: نظراً لاحتواء تيار الغازات المنبعثة الخام على مزيج من أول أكسيد الكربون وفلوريد الهيدروجين والزرنيخ، فإن أي دخول إلى القناة لأغراض الصيانة أو أخذ العينات أو الفحص يتطلب حماية كاملة للجهاز التنفسي، واستخدام أجهزة كشف الغازات الشخصية لأول أكسيد الكربون وفلوريد الهيدروجين، ونظام عمل ثنائي. يجب تدريب جميع موظفي التشغيل والصيانة على البروتوكولات الحالية قبل بدء تشغيل النظام. يجب تحديث سجل المواد الخطرة في المنشأة ليشمل جميع المخاطر الجديدة في الطور الغازي التي ظهرت مع نظام المعالجة الموسع.

08 — أهم النقاط الهندسية

أربع دروس قابلة للتطبيق من مشروع ورشة العمل المزدوجة هذا

  • 1
    يضمن النشر المعياري المستقل استمرارية الإنتاج. من خلال التعامل مع كل ورشة عمل كوحدة مستقلة لأنظمة معالجة الغازات المتعددة (MPA) بدلاً من دمج تدفقات الغاز في وحدة واحدة كبيرة، يُمكّن المشروع إحدى الورش من مواصلة الإنتاج بكامل طاقتها بينما تُغلق الأخرى للصيانة. بالنسبة لمنشآت العمليات المستمرة ذات الإنتاجية العالية، يُعوّض هذا الفصل تكلفته بسرعة من خلال تجنب توقف الإنتاج طوال عمر المنشأة.
  • 2
    يُعد تحديد مواصفات المواد قرارًا تنظيميًا، وليس مجرد قرار هندسي. كان اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 مدفوعًا بمحتوى حمض الهيدروفلوريك في غازات المداخن. لو وافق المهندس المسؤول عن المواصفات على استبداله بالفولاذ 316L بناءً على التكلفة، لكان النظام قد تعطل في غضون 12-18 شهرًا، مما كان سيؤدي إلى أزمة امتثال وإعادة استثمار رأسمالي. في تطبيقات القطاع الكيميائي شديدة التآكل، ينبغي مراجعة وثيقة مواصفات المواد من قبل مهندس تآكل مستقل قبل بدء عملية الشراء.
  • 3
    تحوّل عملية استعادة المياه تيار النفايات إلى مورد. أدى قرار توجيه المكثفات عبر وحدة استعادة التبخير وإعادتها إلى نظام المياه المتداولة كمياه تعويضية إلى تغيير المحاسبة من تكلفة معالجة مياه الصرف الصحي إلى فائدة توفير المياه. كما سهّل هذا التغيير عملية الحصول على التراخيص، إذ لم تكن المنشأة بحاجة إلى إضافة فئة جديدة من تراخيص تصريف مياه الصرف الصحي لتحديث نظام التحكم في الانبعاثات.
  • 4
    تبدأ الاستعدادات للتفتيش الحكومي في مرحلة التصميم. لم يكن نجاح المنشأة في اجتياز فحص القبول من المحاولة الأولى محض صدفة. فقد قام فريق المشروع بمواءمة تصميم النظام مباشرةً مع بروتوكولات المراقبة GB 31573، ورتب مسبقًا مع مقاول أخذ عينات المداخن متساوي الحركة من طرف ثالث، وأعد حزمة الوثائق الكاملة - شهادات المعدات، وسجلات معايرة نظام مراقبة الانبعاثات المستمرة، وسجلات التدريب التشغيلي - بالتزامن مع تشغيل النظام. وقد قلل هذا النهج المتوازي الوقت اللازم من التشغيل إلى القبول الرسمي بحوالي ستة أسابيع مقارنةً بالنهج التسلسلي الذي تتبعه معظم المنشآت.

9 - الأسئلة الشائعة

الحد من انبعاثات الفوسفور باستخدام المغناطيس في مصانع الكيماويات الفوسفورية: إجابات على عشرة أسئلة

أسئلة تم جمعها من مديري المصانع، ومسؤولي الامتثال البيئي، وفرق المشتريات في قطاع المواد الكيميائية المقاومة للهب والفوسفور.

س1. هل أثبتت تقنية الحد من الدخان المغناطيسي فعاليتها في بيئات تصنيع المواد الكيميائية الفوسفورية ومثبطات اللهب؟
نعم. توثق دراسة الحالة هذه تطبيقًا واسع النطاق في مصنع لإنتاج حمض الفوسفوريك بتقنية المعالجة الحرارية الساخنة، حيث يعالج النظام 570,000 متر مكعب قياسي في الساعة من غازات المداخن في ورشتين مستقلتين مزودتين بستة أفران كهربائية. اجتاز النظام بنجاح فحص القبول البيئي الحكومي من المحاولة الأولى، وحصل على اعتماد "المصنع الأخضر" على مستوى المقاطعة. تم التحقق من بيانات الرصد بشكل مستقل من قبل جهة اختبار خارجية معترف بها حكوميًا. ومنذ ذلك الحين، تم تطبيق هذه التقنية في منشآت كيميائية أخرى لإنتاج الفوسفور، وحققت نتائج مماثلة.
س2. كيف يتعامل نظام MPA مع التركيز العالي لـ HF في غازات العادم المنبعثة من فرن الفوسفور؟
يتم التعامل مع تركيز HF البالغ 50 ملغم/م³ من خلال استراتيجيتين متكاملتين. أولاً، يقوم جهاز تنقية الغازات الرطب لإزالة الكبريت في المنبع بإزالة الجزء الأكبر من HF عن طريق معادلة الحمض والقاعدة. ثانياً، جميع المكونات المبللة وشبه المبللة لوحدة MPA مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205، والذي يوفر مقاومة مثبتة لتيارات HF عند التركيزات ودرجات الحرارة المميزة لغازات المداخن الكيميائية الفوسفورية بعد جهاز التنقية. وقد تم التحقق من صحة اختيار هذه المادة من خلال بيانات هندسية مستقلة للتآكل قبل اعتماد المواصفات النهائية.
س٣. يبلغ تركيز أول أكسيد الكربون في غازات المداخن 2000 ملغم/م³. كيف تتم إدارة مخاطر الانفجار قبل وصول الغاز إلى وحدة MPA؟
يُعد تركيز أول أكسيد الكربون البالغ 2000 ملغم/م³ أقل بكثير من الحد الأدنى للانفجار المحدد في معيار 12.5% (حوالي 15600 ملغم/م³)، ولكنه لا يزال يشكل خطرًا صحيًا وخطر اشتعال حاد. يُصمم نظام المعالجة بحيث تكون مرحلة التحكم في احتراق أو تخفيف أول أكسيد الكربون قبل وحدة التبريد بالماء ووحدة تنقية الحمض. يُعد رصد أول أكسيد الكربون بشكل فوري إلزاميًا عند قناة عادم الفرن. إذا اقترب تركيز أول أكسيد الكربون من عتبة أمان محددة، يُصدر نظام التحكم إنذارًا من المستوى الأول، ويُفعّل تعديل المعلمات في الفرن، وإذا استمر التركيز في الارتفاع، يُفعّل نظام التجاوز الطارئ ونظام الإغلاق الآمن قبل وصول الغاز إلى أي وعاء معالجة مغلق في اتجاه المصب.
س4. هل يتوافق نظام الحد من الأعمدة المغناطيسية مع متطلبات تصحيح "الفوسفور الثلاثة"؟
نعم. يحقق نظام إزالة الكبريت في المراحل الأولية، بالإضافة إلى نظام معالجة الفوسفور في المراحل النهائية، الامتثال لجميع معايير الانبعاثات المحددة في معيار GB 31573-2015 الخاص بانبعاثات ملوثات الهواء في الصناعات الكيميائية غير العضوية، وهو المعيار المطبق على تصنيع المواد الكيميائية الفوسفورية ضمن إطار عمل "الفوسفور الثلاثي". وقد حصل المصنع المذكور في هذه الدراسة على شهادة اعتماد حكومية رسمية تؤكد امتثاله الكامل لمتطلبات المعالجة، وكان أول مصنع للمواد الكيميائية الفوسفورية في مقاطعة يونان يحصل على لقب "المصنع الأخضر" ضمن الإطار نفسه.
س5. ماذا يحدث للمكثف الذي تجمعه طبقة امتصاص MPA؟
يحتوي المكثف المُجمّع على حمض الفوسفوريك المتبقي عند درجة حموضة تقارب 2، ويُجمع في حوض مُحكم الإغلاق أسفل كل وحدة من وحدات معالجة المياه. ثم يُضخ عبر وحدة استخلاص تبخيري تُبخر الماء، مُركزةً بذلك الجزء الحمضي، ويُكثف بخار الماء المُستخلص ويُعاد إلى نظام المياه المُتداول في المحطة كمياه تعويضية إضافية. يضمن هذا التصميم ذو الدائرة المغلقة عدم إنشاء أي تيار جديد لتصريف مياه الصرف الصحي نتيجةً لتحديث نظام التحكم في الانبعاثات، كما يُقلل من استهلاك المحطة للمياه العذبة.
س6. ما هو إجمالي التكلفة السنوية للكهرباء لنظام ثنائي الطور بهذا الحجم؟
تبلغ القدرة التشغيلية القصوى المجمعة لكل من ورشة العمل الرئيسية (BLCNXB-35W) وورشة العمل الخلفية (BLCNXB-22W) 320 كيلوواط. وبتشغيل النظامين على مدار 24 ساعة يوميًا لمدة 8000 ساعة تشغيل سنوية، وبسعر 0.36 يوان صيني/كيلوواط ساعة، تبلغ التكلفة السنوية الإجمالية للكهرباء للنظام ثنائي الطور حوالي 92.16 مليون يوان صيني. وبحساب التكلفة لكل وحدة حجم غاز (570,000 متر مكعب قياسي/ساعة)، فإن هذا يعادل أقل من 0.16 يوان صيني لكل 1000 متر مكعب قياسي معالج، وهي تكلفة تشغيل تنافسية للغاية للامتثال لمعايير الانبعاثات المرئية على هذا النطاق.
س7. هل يمكن للنظام أن يستمر في العمل إذا تم إيقاف تشغيل أحد الأفران الستة للصيانة؟
نعم. نظرًا لأن كل وحدة تنقية هواء متعددة الأغراض (MPA) تخدم ورشة عمل مستقلة بدلًا من ارتباطها المباشر بأفران فردية، فإن إيقاف تشغيل أي فرن داخل ورشة العمل يقلل من إجمالي حجم الغاز المُوَجَّه إلى وحدة MPA الخاصة بتلك الورشة. صُمِّم نظام MPA للحفاظ على مستوى أداء التنقية المُصمَّم ضمن نطاق حجم غازات الاحتراق من 10% إلى 110%، لذا فإن صيانة فرن واحد داخل أي من الورشتين لا تُؤثر على الامتثال لمعايير الحد من التلوث. وبالمثل، إذا أُغلقت ورشة عمل بأكملها للصيانة الدورية، فإن وحدة MPA الخاصة بالورشة الأخرى تستمر في العمل بشكل مستقل.
س8. كم استغرق المشروع من تاريخ منح العقد إلى اكتمال التشغيل؟
أُنجز المشروع في غضون ثلاثة أشهر تقريبًا، بدءًا من مرحلة الإنشاء وحتى التشغيل. وقد أُتيح هذا الإنجاز السريع بفضل أسلوب البناء المعياري المُسبق الصنع: حيث صُنعت وحدتا MPA بالتوازي خارج الموقع، ولم يتطلب الأمر في الموقع سوى التجميع النهائي والتوصيل الميكانيكي بقنوات عادم برج إزالة الكبريت القائمة، بالإضافة إلى التوصيل الكهربائي. وقد اجتازت المنشأة بنجاح فحص القبول الحكومي بعد فترة وجيزة من التشغيل، وأكدت عملية المراقبة التي أُجريت في 27 أغسطس 2020 الامتثال الكامل للمعايير.
س9. ما هي الوثائق التي تم تقديمها لفحص القبول الحكومي؟
تضمنت حزمة القبول ما يلي: تقييم الأثر البيئي لمشروع تطوير نظام التحكم في الانبعاثات؛ بيانات مواصفات المعدات وشهادات الجودة من الشركات المصنعة المحلية؛ تقرير أخذ عينات المداخن متساوي الحركة، الذي تم التحقق منه بشكل مستقل من قبل جهة خارجية (تاريخ الرصد: 27 أغسطس 2020)، والذي يؤكد أن جميع الملوثات أقل من حدود المعيار GB 31573؛ سجلات معايرة نظام مراقبة الانبعاثات المستمر (CEMS) لنقاط الرصد الجديدة عبر الإنترنت؛ وسجلات إتمام التدريب التشغيلي للموظفين. قام فريق المشروع بتنسيق إعداد وتقديم جميع الوثائق، ورافق مفتشي مكتب البيئة خلال زيارة قبول الموقع.
س10. هل هناك منشآت مرجعية أخرى في قطاع المواد الكيميائية المقاومة للهب أو الفوسفور متاحة للزيارات الميدانية؟
نعم. تم تطبيق تقنية الحد من انبعاثات الدخان المغناطيسية في العديد من منشآت قطاع المواد الكيميائية الدقيقة المقاومة للهب، بالإضافة إلى منشآت قطاع المواد الكيميائية الفوسفورية الأوسع نطاقًا، وذلك خارج نطاق المشروع المذكور هنا. يمكن ترتيب زيارات ميدانية مرجعية للعملاء المحتملين المؤهلين، بما في ذلك المنشآت التي لديها سجلات مراقبة تشغيلية تُظهر امتثالًا مستدامًا خلال دورات الإبلاغ السنوية الكاملة. يُرجى استخدام رابط الاتصال أدناه لطلب ترتيبات زيارة ميدانية مرجعية أو نسخ من تقارير المراقبة التي تم التحقق منها بشكل مستقل.

هل أنت مستعد للتخلص من الدخان الأبيض؟

استكشف المجموعة الكاملة من حلول التحكم في الانبعاثات الصناعية

من الحد من انبعاثات الأعمدة المغناطيسية في مصانع الكيماويات الفوسفورية إلى أنظمة الأكسدة الحرارية التجديدية للحد من تركيزات المركبات العضوية المتطايرة العاليةيقدم فريقنا الهندسي حلولاً تم التحقق منها ميدانياً لأكثر تحديات الانبعاثات الصناعية تطلباً.

تستند دراسة الحالة هذه إلى تطبيق عملي لتقنية الحد من انبعاثات الغازات المغناطيسية في مصنع للمواد الكيميائية الدقيقة المقاومة للهب. وقد استُقيت المعايير الفنية من سجلات هندسية موثقة وبيانات رصد بيئي مستقلة أجرتها جهات خارجية. قد تختلف نتائج كل مشروع على حدة تبعًا لظروف التشغيل الخاصة بالموقع، وتركيب غازات الاحتراق، واللوائح التنظيمية.