تزدهر أفران التغويز بكثرة، وتتنافس السفن في التدفق

Thread Content

تُعد معدات وتقنيات غازة الفحم أساسًا مهمًا للتحويل والاستخدام النظيف والفعال للفحم. وبفضل الابتكار المستقل والتحسين التقني المتواصل في السنوات الأخيرة، شهدت أفران الغازة المحلية ازدهارًا كبيرًا وتنافسية عالية. إن إدراك اتجاهات تطور تقنيات تحويل الفحم، واختيار معدات تحويل الفحم التي تتناسب مع نوع الفحم ومتطلبات المنتجات، والتي تتميز بانخفاض استهلاك الطاقة وانخفاض التكاليف الاستثمارية، بالإضافة إلى كونها موثوقة وآمنة من الناحية البيئية، يُعد أحد الاتجاهات المهمة لتحقيق تطور صحي لصناعة الكيماويات القائمة على الفحم. في المؤتمر الذي عُقد في بكين في 29 يوليو 2016 حول تطوير التقنيات الجديدة في مجال تحويل الغاز والخدمات المرتبطة به، قدم الخبراء المشاركون آراءهم وتوصياتهم. تظهر أنواع مختلفة من أفران التحويل باستمرار. "إن أفران تحويل الغاز من الأدوات الأساسية والمهمة في عملية تحويل الغاز، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في بلادنا، حيث بلغت درجة النضج الصناعي لها مستوى عالٍ، كما أن هناك أنواعًا متعددة من التقنيات المستخدمة فيها، بالإضافة إلى كثرة عدد هذه الأفران." بلغ عدد أفران التغويز بالضغط ذات سرير التيار الهوائي المتقدمة في البلاد أكثر من 300 فرن. ”قالت هان هونغمي، نائبة رئيس قسم الطاقة والكيماويات في معهد تخطيط صناعة النفط والكيماويات. ووفقًا لما هو معروف، ينقسم أفران تحويل الغاز إلى ثلاث فئات رئيسية حسب طريقة تلامس المواد: السرير الثابت (السرير المتحرك)، والسرير السائل (السرير المتفجر)، وسرير التيار الهوائي. تشمل التقنيات الرئيسية لأفران التغويز بالسرير الثابت المضغوط للفحم (إخراج الراكد الصلب/السائل) فرن روتش، وفرن سايدينغ، وفرن BGL، وفرن يوندينغ YM، وغيرها. تشمل تقنيات تكرير الغاز من البودرة باستخدام السرير المتدفق والتي تُستخدم على نطاق واسع، فرن ICC في الصين، وفرن إندر، وفرن كودا (Newpower) وغيرها. تشمل التقنيات الرئيسية لتحويل الغاز إلى غاز مسال بالطريقة الجافة باستخدام سرير تدفق الهواء: فرن شل، وفرن GSP، وفرن كولين، والفرن ذو المرحلتين (TPRI)، وفرن HT-L، وفرن دونغفانغ، وفرن هوالي، وفرن ووهوان، وفرن نينغمي، وفرن ليوهوا-تشيياو، وفرن شينغو، وفرن جينتشونغ، وغيرها. تشمل أنواع الأفران الرئيسية لتحويل خليط الفحم والماء باستخدام طريقة السرير الغازي الرطب: GE-TCGP، والفرن ذو الفوهات الأربع المتقابلة، وفرن تسينغهوا، بالإضافة إلى فرن الخلائط المتعددة التابع لمعهد شمال غرب الصين لتحويل الخلائط المتعددة. حقق بلدنا حاليًا إنجازات بارزة في مجال ابتكار أفران التغويز. قال تشو يويينغ، مساعد المدير العام لشركة هانتشانغ تشانغجينغ للهندسة الكيميائية المحدودة، إن فرن HT-L الفضائي الذي طورته الشركة قد خضع لاختبارات التشغيل على مدى فترات زمنية طويلة، وأن المعدات الأساسية المستخدمة فيه، مثل فرن التغيير إلى حالة الغاز، وفوهات الاحتراق، وآلات تفتيت الراكد، وأفران الهواء الساخن، وصمامات الأمان، والصمامات الخاصة (صمامات الأكسجين، وصمامات مسحوق الفحم، وصمامات قفل الراكد، وصمامات تنظيم مسحوق الفحم، وصمامات التحويل، وصمامات تنظيم المياه السوداء)، بالإضافة إلى المضخات عالية الضغط المقاومة للتآكل والمضخات عالية السرعة، كلها أصبحت منتجات محلية الصنع، وتم امتلاك حقوق الملكية الفكرية المتعلقة بها. وقال البروفيسور ليو هايفنغ من جامعة هوادونغ للعلوم والتكنولوجيا، إن تقنية تحويل الفحم إلى غاز باستخدام فوهة واحدة وجدار بارد (SE Dongfang Furnace)، والتي تم تطويرها بالتعاون بين شركة نينغبو للهندسة التابعة لشركة سينوبك، ومعهد نينغبو للتكنولوجيا، وجامعة هوادونغ للعلوم والتكنولوجيا، قد بدأت العمل بالفعل في محطة التجريب التابعة لشركة يانغزي للبتروكيماويات في نانجينغ، بسعة 1000 طن في اليوم. كما أن مشروع تحويل الفحم إلى الإيثينين الذي تديره شركة تشونغآن يونيون، بسعة 1.7 مليون طن في السنة، يستخدم 7 أفران لتحويل الفحم إلى غاز، بسعة 1500 طن في اليوم لكل فرن، وهذه الأفران قيد التصميم حاليًا. يستخدم هذا النوع من الأفران جدارًا مبردًا بالأنابيب، بالإضافة إلى فوهة حرق متكاملة تجمع بين وظائف الإشعال والتسخين والعمليات الكيميائية. أما وحدة التنقية المتعددة المراحل, إذًا تتكون من خلاط وفاصل دوامي وبرج غسيل بالماء. كما يؤدي برج تبخير الماء إلى وظيفتي التبخير وتبادل الحرارة في نفس الوقت، مما يساعد في حل مشكلة انسداد المبادلات الحرارية بسبب المياه الداكنة، وبالتالي تحسين كفاءة نقل الحرارة. تم تشغيل فرن جينهوا (فرن التحويل المشترك للغاز السينثيتي والبخار)، الذي تم تطويره بالتعاون بين معهد شانشي للطاقة النظيفة التابع لجامعة تسينغهوا، وشركة يانغمي فنغشي، وشركة يانغمي للآلات الكيميائية (المجموعة) المحدودة، في 1 أبريل 2016 في فرع لينيي التابع لشركة يانغمي فنغشي. ويستخدم هذا الفرن فحم شانشي ذو الخصائص “العالية الثلاث” كمادة خام، وقد عمل بشكل مستقر لأكثر من 100 يوم. يمكن لهذا الفرن التسخيني أن يمنع بفعالية تراكم الرواسب والغبار ； يقلل التصميم الهيكلي الفريد من نسبة التعرض للحرارة على كلا الجانبين، مما يؤدي إلى تقليل حجم الجهاز والتكاليف المطلوبة ； يساهم استرداد حرارة غاز التخليق عالي الحرارة وإنتاج بخار عالي الحرارة والضغط كمنتج ثانوي، في رفع كفاءة تحويل الطاقة في فرن التغويز. تُظهر بيانات الدراسة أنه حتى نهاية عام 2015، وباستثناء أفران التغويز تحت الضغط ذات السرير الثابت، بلغ عدد أفران التغويز تحت الضغط المستخدمة في الصناعة محليًا 392 فرنًا. من بين هذه الأفران، كان هناك 120 فرنًا من نوع أفران التغويز ذات السرير الثابت، وهو ما يمثل 77.9% من الإجمالي، بينما كان هناك 20 فرنًا من نوع أفران التغويز ذات السرير السائل، وهو ما يمثل 55.5%، و75 فرنًا من نوع أفران التغويز باستخدام خليط الماء والفحم، وهو ما يمثل 37.1%. تعزيز النواحي الضعيفة من خلال الابتكار التقني: قالت هان هونغمي إن تقنية تحويل الغاز قد خضعت لسنوات عديدة من البحث والتطبيق، مما أدى إلى تحسينها باستمرار، وأصبح مستوى هذه التقنية مرتفعًا جدًا. لكن مع توسع مجالات استخدام التحويل الغازي للفحم وتوسع مناطق تطبيقه في الداخل، أصبحت متطلبات مكونات الغاز أكثر تنوعًا، وزاد عدد أنواع الفحم وأصبحت خصائص جودته أكثر تعقيدًا. كما أن المتطلبات المتعلقة بحماية البيئة والسلامة تزداد يومًا بعد يوم، لذا لا يزال من الضروري تحسين تقنية التحويل الغازي للفحم وتطويرها بناءً على خصائصها الخاصة والمشاكل التي قد تظهر أثناء عملية الإنتاج. ووفقًا للمعلومات المتوفرة، فإن هناك مشاكل عديدة يجب حلها بشكل عاجل في أنواع أفران التحويل الحالية، ومن ضمنها: تقليل شراء المعدات المحمية ببراءات اختراع وتعزيز استخدام المعدات المصنوعة محليًا، وتحسين تصميم العمليات وأنظمة التحكم، وخفض تكاليف البرمجيات (رسوم البراءات + رسوم PDP + رسوم الخدمات التقنية)، ورفع ضغط تحويل الفحم إلى غاز إلى مستوى 6.5–8.7 ميجا باسكال، وزيادة حجم المعدات لزيادة كمية الفحم المستخدمة، ورفع مستوى ضغط البخار الناتج، وتحسين أنظمة التبريد وإزالة الغبار، واسترداد الطاقة، وتحسين طرق تبريد الغاز الناتج، ومعالجة المياه الملوثة بفعالية، وتحسين أنظمة معالجة مياه الرماد، وتحسين عملية تدوير مياه الرماد، وتحسين طرق تنقية الغاز، وتقليل كمية الغبار الناتج، وتقليل كمية الكربون المتبقي في الرماد، وتقليل كمية الرماد الناعم المنتج، وتعزيز البحث في استخدام الرماد الناعم. “تكمن نقاط الابتكار في معدات تحويل الغاز في المستقبل في رفع مستوى التصنيع المحلي، وخفض التكاليف الاستثمارية، وزيادة ضغط تحويل الغاز، وتطوير معدات كبيرة لهذا الغرض، بالإضافة إلى تحسين مستويات توفير الطاقة وتقليل الهدر، وكذلك تحسين مستويات حماية البيئة. ”قالت هان هونغمي. على سبيل المثال، بحلول يونيو 2016، كانت بلادنا قد استوردت 28 فرن تغويز للعمليات المتعلقة بالخامات النفطية من شركة شل. حاليًا، بالنسبة لأهم 10 أجهزة في تقنية شل، فإن جميعها باستثناء مقياس سرعة مسحوق الفحم ومقياس الكثافة، لدىها مصنعون معتمدون محليًا أو هي قيد عملية التعتيم. في المستقبل، هناك حاجة إلى تسريع عملية تصنيع المعدات الأساسية محليًا، وذلك يمكن أن **يخفض تكاليف الاستثمار وتكاليف التشغيل لوحدات التحويل إلى غاز، كما يعزز من مستوى تصنيع المعدات محليًا. ووفقًا لما علمه الصحفيون من خلال المقابلات، فإن اتجاهات التطور في تقنيات تحويل الغاز ستركز في المستقبل على مجالات مثل التحويل الكيميائي بواسطة العوامل المحفزة، وتحويل الفحم تحت الأرض. قالت هان هونغمي إن التحفيز الكيميائي يمكن أن يخفض درجة حرارة عملية التحويل الغازي بمقدار 200°م إلى 300°م، مما يسمح بإجراء عملية تحويل غازي بطريقة أكثر اعتدالًا وبشكل موجه. وفي الوقت الحالي، من الضروري التركيز على دراسة أنواع المحفزات وآليات التفاعل الكيميائي وعمليات التحويل الغازي باستخدام المحفزات. يتمحور التركيز حاليًا في تقنية تحويل الفحم إلى غاز تحت الأرض على تحسين التفاصيل التقنية، ويشمل ذلك التحكم في عمليات المعالجة، وأجهزة/معدات المساعدة في عملية التحويل تحت الأرض، وتقنيات الإشعال، وتصميم أفران التحويل ； كما يجب تعزيز التقنيات الحاسمة الخارجية، مثل استرداد الغاز والتحكم في الملوثات. بالإضافة إلى ذلك، هناك بعض التوجهات البحثية الأخرى، مثل التغويز بالهيدروجين، والتحفيز باستخدام المواد الحيوية، وتغويز الفحم في أسرّة تدفق متعددة المراحل (مع دمج عملية التحويل عند درجات حرارة عالية)، وتغويز الفحم في رواسب الفرن العالي، وتغويز الماء فوق الحرج، والتغويز الثانوي للرماد الطائر، بالإضافة إلى الدمج الحراري بين عملية تغويز الفحم وعمليات أخرى (مثل عملية التشكيل الكربوني). أصبحت “جزر التحويل الغازي” تشكل نمطًا سائدًا. مع التطور السريع في تقنيات تحويل الغاز، وتوسع المناطق الصناعية (الشركات الكبيرة)، بالإضافة إلى التغييرات والتحسينات في الصناعات، أصبح استخدام “جزر التحويل الغازي” المتخصصة لتوفير كميات كبيرة من الغازات الصناعية عالية الجودة وبأسعار منخفضة، مثل الغاز الاصطناعي والهيدروجين وأول أكسيد الكربون، أمرًا شائعًا، خاصة في الشركات الكبيرة. 　　　قالت هان هونغمي إن جزر تحويل الفحم إلى غاز، التي تُدار بشكل متخصص، تُعد أفضل وسيلة لمواجهة تغيرات جودة الفحم، وضمان توفير كميات كبيرة ومستقرة من الغازات الصناعية، بالإضافة إلى حل مشاكل استخدام الفحم وتأثيره على البيئة بشكل فعال. تنقسم جزر التغويز حسب حجم الفئة المستهدفة إلى فئة المؤسسات وفئة المناطق الصناعية، وحسب تركيب الغاز المُزود إلى نوع الغاز المُصنع كيميائيًا (CO+H2، H2، CO) ونوع الغاز الصناعي، كما يمكن تقسيمها حسب القطاعات المستفيدة إلى القطاع الكيميائي (تكرير النفط/الكيماويات القائمة على الفحم/غيرها من المنتجات الكيميائية) والقطاعات الصناعية الأخرى (السيراميك/مواد البناء/الأسمنت وغيرها). يجتذب نموذج جزيرة التغويز الشامل والقابل للتطبيق على نطاق واسع، الذي يوفر الغاز للمؤسسات المستهلكة، اهتمامًا وفضولاً متزايدين من قبل المزيد والمزيد من الشركات والمناطق الصناعية، وذلك بفضل مزاياه في القدرة على التوسع، والتخصص، والمرونة. “بالنسبة للمناطق الصناعية التي تضم عددًا كبيرًا من الشركات وتتطلب كميات كبيرة من الغازات الصناعية، فإن بناء وتشغيل جزر تحويل الفحم إلى غاز على نطاق واسع يمكن أن يحقق كفاءة وتكثيفًا في العمليات الإنتاجية، بالإضافة إلى التنسيق الموحد للخدمات الإنتاجية. وهذا يساعد على تجنب عيوب إقامة وحدات تحويل الفحم إلى غاز صغيرة الحجم بشكل متفرق من قبل الشركات، ويُعد مفيدًا للتنسيق الشامل والتطور طويل الأمد للمنطقة الصناعية. ”قالت هان هونغمي. ووفقًا للمعلومات المتوفرة، فقد بدأت المناطق الصناعية الكبيرة للبتروكيماويات في الداخل والخارج في تطبيق نموذج “جزيرة التغويز” تدريجيًا. كما ستقوم قواعد إنتاج الكيماويات الفحمية الحديثة الكبيرة التي تخطط بلادنا لإنشائها، بالتخطيط المتكامل لجزر التغويز الضخمة أيضًا. في يوليو 2014، بدأ تنفيذ مشروع “جزيرة التحويل الغازي في منطقة تشونغيوان”، بإجمالي استثمارات بلغت 3 مليارات يوان، في منطقة بويانغ الصناعية. من المتوقع أن يستغرق مدة بناء المشروع 36 شهرًا، ويعتمد المشروع في عملياته على استخدام مسحوق الفحم كمادة خام، مع استخدام تقنيات متقدمة لتحويل الفحم إلى غاز تحت ضغط. كما سيتم بناء معدات لتنقية الغاز الناتج وفصل الغازات المختلفة، وذلك لإنتاج المواد الخام الضرورية لصناعة المنتجات الكيميائية المشتقة من الفحم. ومن المتوقع أن يحقق المشروع، بعد اكتماله، إيرادات سنوية تبلغ 2.8 مليار يوان، بالإضافة إلى ضرائب تبلغ 220 مليون يوان. تستخدم منشأة تحويل الفحم إلى غاز في مشروع يوهينغ للصناعات الكيماوية التابع لشركة سيتشوان للفحم في شنشي، تقنية التحويل بضغط 6.5 ميجا باسكال وسعة 900 قدم مكعب، حيث يوجد 5 أفران للتحويل وفرنان احتياطيان، ويبلغ إجمالي كمية الفحم المستخدمة يوميًا حوالي 8000 طن، وقد نجحت عملية التشغيل الأولى لجهاز التحويل في نهاية أبريل 2014. قالت هان هونغمي إن جزيرة التحويل الغازي المتخصصة تحتاج إلى اختيار التقنيات المناسبة مثل التحويل الغازي باستخدام سرير تدفق، أو التحويل الغازي باستخدام سرير تيار هوائي، أو التحويل الغازي باستخدام سرير ثابت مع أكسجين إضافي، وذلك وفقًا لخصائص الطلب. كما يجب أخذ مصدر الفحم في الاعتبار، وإجراء مقارنة اقتصادية لكامل العملية، أي “مصدر الفحم + تقنية التحويل الغازي + سعر المنتج”. (المصدر: صحيفة الصناعة الكيميائية الصينية)