تقنيات إزالة الكبريت من الفحم

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة liaifeng في تاريخ 3/9/2018 الساعة 11:18. تقنيات إزالة الكبريت من الفحم. يعتبر الفحم أغنى مصدر للوقود الأحفوري في العالم، حيث يشكل أكثر من 70% من احتياطيات الوقود الأحفوري في العالم. يشكل الفحم حاليًا نحو 30% من استهلاك العالم للطاقة الأولية، ووفقًا لتوقعات مؤتمر الطاقة العالمي، فإن مكانة الفحم كجزء مهم من مصادر الطاقة الأولية لن تتغير لفترة طويلة، حيث من المتوقع أن يشكل الفحم 33.7% من استهلاك العالم للطاقة الأولية بحلول عام 2020. الصين دولة كبيرة في إنتاج واستهلاك الفحم، حيث يوفر الفحم حاليًا 75% من مصادر الطاقة الأولية في البلاد. ومن المتوقع أن يظل الفحم المصدر الرئيسي للطاقة الأولية في الصين خلال العقود القادمة. لقد ساهم الفحم كمصدر للطاقة بشكل كبير في تطور البشرية، لكن عملية استخراجه واستخدامه أدت أيضًا إلى ظهور مجموعة من المشاكل البيئية، خاصة الأضرار الظاهرة والكامنة الناتجة عن الغازات المنبعثة أثناء عملية الاحتراق، والتي تهدد التوازن البيئي وبقاء الإنسان. 　　أربعة مشاكل بيئية عالمية كبرى: الغبار في الهواء، والأمطار الحمضية، وتأثير الاحتباس الحراري، وتدمير طبقة الأوزون؛ وقد أثرت هذه المشاكل بشكل خطير على ظروف حياة البشر مع التطور السريع للاقتصاد. يوجد علاقة مباشرة بين تلوث الهواء وإنتاج واستخدام الطاقة، وخاصة أن استغلال الفحم هو المصدر الرئيسي للغبار والأمطار الحمضية وتأثير الاحتباس الحراري. كما أن تدمير طبقة الأوزون له علاقة كبيرة بانبعاثات الميثان (CH4) خلال عملية استخراج الفحم. 　　في الواقع، الفحم، مثل الغاز الطبيعي والنفط، ليس مصدر تلوث في حد ذاته؛ بل إن المشكلة تكمن في التقنيات المتخلفة المستخدمة في استغلاله وتحويله، مما يؤدي إلى تلوث بيئي شديد نتيجة استخدام الفحم كمصدر رئيسي للطاقة. وحتى الآن، لا يوجد حل فعال للمشاكل البيئية الناتجة عن احتراق الفحم مباشرةً. لذلك، فإن الطريقة الجذرية لحل مشكلة انخفاض معدل استغلال الفحم وشدة التلوث هي الاستخدام الرشيد والنظيف والفعال لموارد الفحم، وتطوير تقنيات الفحم النظيف وتطبيقها بقوة. خطأ! لم يتم العثور على مصدر المرجع. من المهم والضروري جدًا مناقشة وتحليل تقنيات تنقية الغازات المنبعثة. 　　1.1 تأثير استخدام الفحم على البيئة يساهم استخدام الفحم في تحقيق نمو اقتصادي سريع في بلادنا، لكن كفاءة استخدام الفحم منخفضة، مما يؤدي إلى آثار سلبية على البيئة. قامت كو شياوإي بتقييم التلوث البيئي في الصين خلال الفترة من 1990 إلى 2009، واختارت مؤشرات تلوث مثل كمية غاز ثاني أكسيد الكبريت الناتج عن الصناعة، وكمية الغبار الناتج عن الصناعة، وغيرها. ووجدت أن هيكل استخدام الطاقة القائم على الفحم، رغم دوره في دعم التنمية الاقتصادية، إلا أنه ساهم أيضًا في حدوث تلوث بيئي خطير. 　　يدرس معظم العلماء تأثير استخدام الفحم على البيئة الجوية. يقوم بعض العلماء بالبحث من منظور نوعي. يعتقد دونغ شويلينغ وليو دامين أن الغبار الناتج عن حرق الفحم يحتوي على كميات كبيرة من المواد الضارة المحتملة، وخاصة الجسيمات القابلة للاندماج في الرئتين والتي يقل حجمها عن 10 ميكرومتر، وهذه الجسيمات تقلل من مستوى الرؤية في الجو، مما يؤدي إلى تلوث البيئة الجوية. يعتقد لو زونغشيان وتانغ يونغشون أن عملية استخراج الفحم تؤدي إلى تكوين كميات كبيرة من الغبار الناتج عن الفحم، كما أن الغازات الضارة الناتجة عن حرق الفحم تسبب تلوث البيئة الجوية. يعتقد كل من شو روي لين ووانغ تي جيان أن تلوث الهواء في مقاطعة جيانغسو ناتج عن استخدام الفحم الحجري، وقد قاما بإجراء إحصائيات حول جودة الهواء في مدن المقاطعة، وخلصا إلى أن الملوثات، حسب درجة تأثيرها، هي: كمية الغبار، والجسيمات المعلقة الكلية، وغاز SO2، وغاز NOX. يعتقد سون نان أن استخدام الفحم سيؤدي إلى زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون، مما يسبب تغيرات في المناخ العالمي. يعتقد ليو هايبين وغوو جينغتشوان أن زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون تتطلب من بلادنا تعزيز استخدام موارد الفحم. 　　1.2 نظرة عامة على تقنيات إزالة الكبريت من الفحم  1.2.1 الضرورة  بالإضافة إلى استخدام حوالي نصف الفحم في توليد الطاقة، فإن ما يقرب من 30% من الفحم في الصين يُستخدم في المراجل الصناعية، بينما يُستخدم 6% منه في الاستخدامات المنزلية. أشارت لو جياوينغ إلى أن استخدام الفحم في بلادنا يتم بشكل أساسي عن طريق الاحتراق المباشر، وأن حرق الفحم ينتج كميات كبيرة من الغازات الملوثة الضارة مثل الغبار وثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين، مما يسبب تلوثًا شديدًا للبيئة الجوية. 　　ووفقًا لـ «التقرير السنوي عن حالة البيئة في الصين لعام 2013»، ففي عام 2013، من بين 473 مدينة تم فيها قياس كمية الأمطار، كانت نسبة المدن التي شهدت أمطارًا حمضية 44.4%، بينما كانت نسبة المدن التي شهدت أمطارًا حمضية بمعدل يزيد عن 25% هي 27.5%. ومن بينها، بلغت نسبة المدن التي كان متوسط قيم الرقم الهيدروجيني للأمطار فيها أقل من 5.6 (أمطار حمضية)، وأقل من 5.0 (أمطار حمضية شديدة)، وأقل من 4.5 (أمطار حمضية جدًا) على التوالي 29.6% و15.4% و2.5%. تركز مناطق توزع الأمطار الحمضية في البلاد على طول نهر اليانغتسي وجنوب منطقتي المصب والأوسط، وتشمل بشكل رئيسي معظم مناطق جيانغشي وفوجيان وهونان وتشونغتشينغ، بالإضافة إلى منطقة دلتا نهر اليانغتسي، ودلتا نهر اللؤلؤ، وجنوب شرق مقاطعة سيتشوان. تشكل مساحة مناطق الأمطار الحمضية حوالي 10.6% من مساحة البلاد. يكون المطر الحمضي في الصين من النوع الكبريتي، حيث يمكن لغاز ثاني أكسيد الكبريت الناتج عن محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم وغيرها من المصادر، أن ينتشر في الغلاف الجوي إلى مناطق بعيدة، مما يؤدي إلى تكوّن المطر الحمضي. يعد احتراق كميات كبيرة من الفحم الغني بالكبريت السبب الرئيسي لتلوث الأمطار الحمضية بشكل شديد في مناطق الجنوب الغربي ووسط وجنوب الصين. تشمل أضرار الأمطار الحمضية على البيئة تدهور الغابات، وتحمض البحيرات، وموت الأسماك، وانخفاض أعداد أنواع الكائنات المائية، وتحمض التربة في الأراضي الزراعية وجفافها، وزيادة التلوث بالفلزات الثقيلة السامة، وانخفاض إنتاج الحبوب والخضروات والفواكه على نطاق واسع، وتضرر المباني والجسور والآثار وغيرها. 　　1.2.2 الكفاية: يمكن تقسيم التقنيات المستخدمة للتحكم في انبعاثات غاز SO2 إلى ثلاث فئات رئيسية: إزالة الكبريت قبل عملية الاحتراق (تقنيات تنقية الفحم)، وإزالة الكبريت أثناء عملية الاحتراق (إزالة الكبريت داخل المفاعل)، وإزالة الكبريت بعد عملية الاحتراق (إزالة الكبريت من الغازات الناتجة عن الاحتراق، Flue Gas Desulfurization، FGD). يمكن إزالة معظم الكبريت غير العضوي الموجود في الفحم عن طريق إزالة الكبريت قبل الاحتراق، لكن هذه الطريقة لا تؤثر على الكبريت العضوي. ويجب استخدامها بالتزامن مع تقنيات أخرى لإزالة الكبريت، حتى يمكن تقليل انبعاثات غاز SO2 إلى المستويات المطلوبة من الناحية البيئية ； يؤدي إزالة الكبريت أثناء الاحتراق إلى تبسيط عملية التنقية وزيادة كفاءة استخدام الحرارة، لكن كفاءة إزالة الكبريت منخفضة، كما يزداد انبعاث الغبار، وعلاوة على ذلك، فإن الكبريتات الناتجة عن تثبيت الكبريت تتحلل في درجات الحرارة العالية لمواقد الفحم المسحوق ； إزالة كبريت أول أكسيد الكربون من الغازات الناتجة عن الاحتراق، هي تقنية ناضجة ومستقرة وفعالة نسبيًا، وهي حاليًا أكثر تقنيات إزالة الكبريت فعالية وانتشارًا للسيطرة على انبعاثات أول أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. 　　تقنيات إزالة الكبريت من الفحم قبل الاحتراق: يتم فصل مكونات الكبريت الموجودة في الفحم باستخدام طريقة معينة قبل حرقه أو تحويله، وبذلك يمكن تقليل نسبة الكبريت أثناء عملية الاحتراق، وبالتالي تقليل التلوث الناتج عن ثاني أكسيد الكبريت الناتج عن احتراق الفحم. تشمل الطرق المستخدمة الطرق الفيزيائية، والطرق الكيميائية، والطرق الميكروبية. 　　2.1 تقنيات إزالة الكبريت بالطرق الفيزيائية حتى الآن، تعتبر تقنيات إزالة الكبريت بالطرق الفيزيائية هي الطريقة الوحيدة المستخدمة صناعيًا لتنقية الفحم. وتُعد طريقة التصفية بالطرد، وطريقة اختيار الفحم باستخدام مواد ثقيلة، وطريقة الطفو من بين الطرق الفيزيائية المستخدمة على نطاق واسع في بلادنا. عملية الفرز التي تفصل المنتج عن النفايات هي الحلقة المركزية في التنقية الفيزيائية للفحم. يمكن إزالة الطين والصخور الطينية وكبريت البيريت من الفحم الخام باستخدام الطرق الفيزيائية. من خلال تكسير الفحم، يتم فصل المواد غير النقية التي مرتبطة به عبر روابط غير كيميائية. ثم، يتم الفصل أحيانًا باستغلال الفرق في الكثافة بين المكونات العضوية التي تشكل الفحم (وهي البنية المجهرية الأساسية للفحم) والشوائب المعدنية ذات الكثافة العالية، كما يمكن أيضًا الاستفادة من الاختلافات في خصائص الامتصاص السطحي والخواص المغناطيسية والتوصيل الكهربائي لفصلهما. تشمل الطرق الرئيسية للتكرير: طريقة الفلوتاتينغ الحديثة، وطريقة تركيز السوائل الثقيلة، وطريقة الفصل المغناطيسي، وطريقة الفصل الكهروستاتيكي، وطريقة التكثيف، بالإضافة إلى طريقة الفصل بواسطة الدوامات باستخدام وسط ثقيل للفحم ذو الحبيبات الدقيقة. 　　الشكل: نظام التنقية الفيزيائية للفحم
2.2 تقنيات إزالة الكبريت كيميائيًا
تعتمد تقنيات إزالة الكبريت كيميائيًا بشكل أساسي على استخدام قواعد قوية وأحماض قوية ومواد أكسدة قوية، من خلال عمليات مثل الاختزال الكيميائي واستخلاص النيتروجين والتحلل الحراري، ومن الطرق المستخدمة طريقة مايرز، وطريقة أكسدة CaCl2، وطريقة الذوبان باستخدام NaOH، وطريقة (NH)40H، بالإضافة إلى طريقة الأكسدة باستخدام H2O2. وعلى الرغم من أن الطرق الكيميائية يمكنها إزالة معظم الكبريت غير العضوي في الفحم، بالإضافة إلى كميات كبيرة من الكبريت العضوي، إلا أن هناك مشاكل مثل تعقيد شروط التصنيع وارتفاع التكاليف. وأحيانًا يكون من الضروري استخدام ظروف حمضية أو قاعدية معينة، وأحيانًا أخرى يكون من الضروري القيام بالعملية في درجات حرارة عالية. بالنسبة للفحم المستخدم في تصنيع الكوك، فإن ذلك يؤثر بشكل كبير على خصائص الفحم، مثل تدهور قدرته على الالتصاق وانخفاض قيمته الحرارية. في الوقت الحالي، يقتصر الأمر على الأبحاث المخبرية فقط. 　　2.3 تقنيات إزالة الكبريت بيولوجيًا
مبدأ إزالة الكبريت بواسطة الكائنات الدقيقة يكمن في استغلال قدرة بعض البكتيريا الحمضية والمقاومة للحرارة على امتصاص واستهلاك عنصري Fe3+ وSo أثناء نموها، مما يعزز من أكسدة وتفكك البيريت وإزالة الكبريت منه؛ حيث تتجاوز نسبة إزالة الكبريت 90%. وتشمل طرق إزالة الكبريت بيولوجيًا طرق الترشيح السطحي، والترشيح بالغمر، وغيرها. لكن وقت تفاعل إزالة الكبريت طويل، مما يجعله غير مناسب لاحتياجات إزالة الكبريت على نطاق صناعي. مقارنةً بالطرق الفيزيائية والكيميائية، فإن الطرق الميكروبية تتطلب استثمارات أقل وتكاليف تشغيل منخفضة، كما يمكنها إزالة الكبريتيدات الموجودة بكميات صغيرة جدًا في الفحم بشكل مستهدف. 　　2.4 خلاصة: من بين الطرق الثلاثة لإزالة الكبريت، وهي الكيمياء الفيزيائية والميكروبيولوجيا، فإن الطريقة الفيزيائية هي الأكثر استخدامًا في الصناعة، نظرًا لانخفاض تكلفتها ； لقد لفتت الطرق الميكروبية انتباهًا واسعًا على المستوى المحلي والدولي، لكن لا يزال هناك حاجة إلى وقت طويل للبحث والتطوير التقني من أجل استخدامها في الصناعة ； تُستخدم القوانين الكيميائية بشكل أكثر شيوعًا في المختبرات. في التطورات المستقبلية، أعتقد أن الجمع الفعال بين الطرق الثلاث وفقًا لأنواع الفحم المختلفة سيكون اتجاه تطور جيد. 　　تقنية إزالة الكبريت داخل الغلاية: يعتمد مبدأ هذه التقنية على إدخال الوقود ومسحوق الكربيد كعامل امتصاص في غرفة الاحتراق في نفس الوقت، حيث يؤدي تيار الهواء إلى تحريك جزيئات الوقود ومسحوق الكربيد والرماد معًا داخل غرفة الاحتراق. يتحلل مسحوق الكربيد داخل غرفة الاحتراق إلى كالسيوم أكسيد، ويتحد كالسيوم أكسيد مع ثاني أكسيد الكبريت لتكوين كالسيوم سلفات. يجب الحفاظ على درجة حرارة غرفة الاحتراق بين 850-900 درجة مئوية، من أجل تحقيق أفضل نتائج في التفاعل. 　　عادةً ما يتم استخدام فرن التدفق الدوار (CFB)، ومبدأ عمله هو أن الوقود ومواد إزالة الكبريت تُدخل من الجزء السفلي من غرفة الاحتراق الموجودة على جانبي الفرن، بينما يتم توجيه الهواء الأولي عبر لوح توزيع الهواء الموجود في قاع الفرن، أما الهواء الثانوي فيتم توجيهه من منتصف غرفة الاحتراق على الجانبين. يحدث خلط قوي بين حبيبات الفحم والهواء، مما يؤدي إلى حدوث احتراق في حالة “التدفق الدوار”. يتم تركيب جهاز فصل الغازات وجهاز إعادة المواد عند مخرج الفرن، لإعادة المواد المفصولة إلى داخل الفرن لمواصلة عملية الاحتراق، وبذلك يتم تمديد وقت الاحتراق وإزالة الكبريت، وبالتالي تحقيق احتراق كامل وإزالة فعالة للكبريت. أما الغازات الناتجة، فيتم توجيهها إلى الأسطح الحرارية الموجودة في الجزء الخلفي من الفرن، تمامًا كما في فرن الفحم المسحوق. 　　التفاعلات الرئيسية في عملية إزالة الكبريت من الفحم داخل فرن الفراش المتحرك الدوري هي تحلل CaCO3 وتفاعل كبريتة CaO مع SO2. سيؤثر تفكك CaCO3 بشكل مباشر على نشاط مادة إزالة الكبريت، وبالتالي يؤثر على فعالية عملية إزالة الكبريت. في الوقت الحالي، في أبحاث تكسير الحجر الجيري عن طريق الحرق، لم يتم التوصل بعد إلى استنتاجات واضحة بشأن الآليات الكيميائية التي تتحكم في عملية التكسير وكيفية التحكم فيها. 4 مبادئ وتقنيات إزالة الكبريت من الغازات العادمة بعد الاحتراق
4.1 نظرة عامة
يمكن تقسيم عمليات إزالة الكبريت من الغازات العادمة إلى ثلاثة أنواع: الطريقة الرطبة، والطريقة الجافة، والطريقة شبه الجافة. يتم في عملية إزالة الكبريت بالطريقة الرطبة استخدام مواد ماصة سائلة لغسل الغازات الناتجة عن الاحتراق، وذلك لامتصاص غاز ثاني أكسيد الكبريت الموجود في تلك الغازات ； يعتمد الإزالة الجافة لثاني أكسيد الكبريت على استخدام مواد امتصاص أو ترشيح أو محفزات على شكل مساحيق أو حبيبات صلبة، لإزالة ثاني أكسيد الكبريت من الغازات الناتجة عن الاحتراق ； الطريقة شبه الجافة هي طريقة لإزالة الكبريت تقع بين الطريقة الرطبة والطريقة الجافة. فيما يلي، سنعرض بإيجاز بعض تقنيات إزالة الكبريت من الغازات العادمة الجديدة التي تُستخدم على نطاق واسع في الصناعة، والتي شهدت أبحاثًا وتطبيقات في السنوات الأخيرة. 　　4.2 بعض تقنيات إزالة كبريت الغازات  4.2.1 تقنية الحجر الجيري/الجير-الجبس الرطبة  تُعد تقنية الحجر الجيري/الجير-الجبس أحد أهم التقنيات المستخدمة في إزالة كبريت الغازات بالطريقة الرطبة، وهي الأكثر استخدامًا في المجال الصناعي. تستخدم هذه التقنية الحجر الجيري أو محلول الجير لامتصاص غاز SO2 الموجود في الغازات الناتجة عن الاحتراق، والتفاعل الرئيسي الذي يحدث هو:
طريقة الجير: SO2 + CaO + H2O → CaSO3·H2O.
أما في طريقة الحجر الجيري، فإن التفاعل يكون كالتالي: SO2 + CaCO3 + H2O → CaSO3·2H2O + CO2. بعد ذلك، يتم تعريض السائل الناتج للهواء، مما يؤدي إلى أكسدة CaSO3 إلى CaSO4، وبالتالي تكوين منتج ثانوي وهو الجبس. 　　تتميز هذه العملية بمصادر المواد الخام الوفيرة، وانخفاض التكاليف، والأداء الموثوق، وسهولة التشغيل، بالإضافة إلى ارتفاع معدل استخدام الكالسيوم (>90%) وكفاءة عالية في إزالة الكبريت (>90%)، ولذلك فهي تشكل 85% من أجهزة إزالة الكبريت المستخدمة في الصناعة حاليًا. يمكن استغلال الجبس الناتج كمنتج ثانوي لهذه العملية بفعالية لتجنب التلوث الثانوي. لتعزيز امتصاص ثاني أكسيد الكبريت وذوبان الحجر الجيري، يمكن استخدام مواد مضافة للتحسين، وذلك لزيادة معدل إزالة الكبريت، وتقليل استهلاك الحجر الجيري، وخفض نسبة الكالسيوم إلى الكبريت. أظهرت تجارب التثبيت باستخدام أحماض عضوية رخيصة وسهلة الحصول كمواد إضافية، أن الأحماض العضوية أو أملاح الصوديوم المقابلة لها تعزز من فعالية طريقة الحجر الجيري/الجير-الجبس في إزالة الكبريت، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في معدل إزالة الكبريت، وإطالة مدة العمل المستقر، بالإضافة إلى زيادة قدرة السائل على الامتصاص. نسبة السائل إلى الغاز هي معامل مهم يؤثر على أداء نظام إزالة الكبريت، حيث يمكنه التأثير على معدل إزالة الكبريت في عملية إزالة الكبريت بالطريقة الرطبة باستخدام الحجر الجيري والجبس، بالإضافة إلى نسبة وتركيز الحجر الجيري في السائل. استخدم دو تشيان وزملاؤه جهاز إزالة الكبريت بالطريقة الرطبة ذو الأغشية المتتابعة لدراسة تأثير نسبة السائل إلى الغاز على معدل إزالة الكبريت، وخلصوا إلى أنه في نفس نسبة السائل إلى الغاز، يزداد معدل إزالة الكبريت مع ارتفاع الارتفاع، بينما ينخفض معدل الزيادة في معدل إزالة الكبريت مع ارتفاع الارتفاع ； عند نسب مختلفة بين السائل والغاز، يزداد معدل إزالة الكبريت مع زيادة هذه النسبة. 　　4.2.2 عملية إزالة ثاني أكسيد الكبريت من مياه البحر
عملية إزالة ثاني أكسيد الكبريت من مياه البحر هي طريقة رطبة لإزالة غاز ثاني أكسيد الكبريت من الغازات الناتجة عن الاحتراق، وذلك باستخدام مياه البحر الطبيعية. المبدأ يكمن في امتصاص غاز ثاني أكسيد الكبريت بواسطة مياه البحر، ثم يحدث تحلل وأكسدة لهذا الغاز داخل السائل المستخدم في الغسيل. بعد ذلك، يتم إدخال هذا السائل إلى حوض التهوية، حيث يتم رفع قيمة الرقم الهيدروجيني لمنع تسرب غاز ثاني أكسيد الكبريت. كما يتم ضخ الهواء داخل حوض التهوية، مما يؤدي إلى أكسدة أيونات SO32- إلى أيونات SO42-. توفر عملية إزالة الكبريت من مياه البحر، إلى جانب تحقيق هدف إزالة الكبريت، الامتثال لمعايير الانبعاثات، كما أن تأثيرها على البيئة البحرية ضئيل، ولذلك فهي تسهل على المؤسسات الواقعة على السواحل إجراء عملية إزالة الكبريت من مياه البحر. 　　العمليات الرئيسية لإزالة الكبريت من مياه البحر
قام وانغ تشينغزانغ وزملاؤه في جامعة البحار الصينية بتطوير عملية لإزالة الكبريت من مياه البحر، باستخدام الطين الأبيض الناتج عن مصانع القلويات (والذي يتكون أساسًا من CaCO3 وMg(OH)2)، بالإضافة إلى الرماد الناتج عن عمليات إزالة الكبريت من غازات المحطات الكهربائية (والذي يتكون أساسًا من Ca(OH)2 وCaSO3). يتم استخدام هذه المواد كمواد مساعدة لزيادة قيمة القلوية في الماء، وبالتالي إزالة غاز SO2 من الغازات الناتجة عن المحطات الكهربائية. بعد عملية إزالة الكبريت، يتم تنقية مياه البحر عن طريق التهوية الطبيعية أو عبر حوض معالجة متكامل، حتى تصبح صالحة للتصريف وفقًا للمعايير المحددة. تتميز هذه العملية بسرعة امتصاص غاز SO2، واستخدام كميات قليلة من مياه البحر، بالإضافة إلى عدم وجود تلوث ثانوي. كما أنها مناسبة لأنواع الفحم المختلفة من حيث محتوى الكبريت، وبالتالي فإن هذه العملية التي تعتمد على استغلال النفايات في إنتاج منتجات مفيدة تتفوق بشكل واضح على غيرها من عمليات إزالة الكبريت من مياه البحر. 　　كما قام هوانغ زونغهان، استنادًا إلى الخبرة العملية في تطبيق عملية غسل غازات العادم بالماء البحري في نظام إزالة الكبريت بمحطة شنتشن الغربية، وحدة رقم 4 (300 ميغاواط)، وبعد الاستفادة الكاملة من التصاميم الأجنبية والخبرات التشغيلية المحلية والدولية، بإجراء تحسينات وإضافات إضافية على المنشأة، ليقدم بذلك مساهمة أكبر في جهود حماية البيئة في المحطة. ومن بين ذلك، تم طرح اتجاهات لتحسين عملية إزالة الكبريت من مياه البحر: وذلك من خلال تقليص مساحة حوض التهوية بنسبة 20% تقريبًا ； تتجه أبراج الامتصاص نحو التصغير ； إلغاء أجهزة التحكم في المسار البديل، أو حتى عدم تركيب مجاري الدخان البديلة، من أجل ضمان تشغيل نظام إزالة الكبريت أثناء تشغيل الوحدة، أو تغيير أجهزة التحكم في المسار البديل بشكل دوري، لضمان مرونة وموثوقية هذه الأجهزة. 　　تعتبر عملية إزالة الكبريت من الغازات الناتجة عن حرق الفحم مناسبة بشكل خاص لمحطات الطاقة الواقعة على السواحل والتي تستخدم فحمًا منخفضًا أو متوسطًا في محتوى الكبريت. فهذه العملية بسيطة نسبيًا، كما أن تكاليف تنفيذها وتشغيلها منخفضة، بالإضافة إلى كفاءتها العالية في إزالة الكبريت. لكن لا يزال من غير الممكن تحديد ما إذا كانت كميات البحر المستخدمة في عملية إزالة الكبريت من المياه البحرية تسبب أي تأثيرات سلبية محتملة على بيئة المياه البحرية. هناك جدل مستمر بشأن ما إذا كان يمكن لمحطات الطاقة في المناطق الساحلية استخدام تقنية إزالة الكبريت من المياه البحرية على نطاق واسع. 　　4.2.3 عملية إزالة الكبريت باستخدام طريقة التجفيف بالرش الدوار
طريقة التجفيف بالرش الدوار هي أحد الطرق النموذجية في تقنيات إزالة الكبريت من الغازات، وهي طريقة تقع بين الطريقة الرطبة والطريقة الجافة في إزالة الكبريت. مقارنةً بنظام إزالة الكبريت بالطريقة الرطبة، فإن نظام إزالة الكبريت بالطريقة شبه الجافة يتخلص من نظام تحضير العجين، كما يتم استبدال رش محلول Ca(OH)2 في النظام الرطب برش مسحوق CaO أو Ca(OH)2 مع رذاذ الماء ； مقارنةً بأنظمة إزالة الكبريت الجافة، فإنها تتغلب على عيوب طريقة رش الكالسيوم داخل الفرن، والتي تتمثل في انخفاض كفاءة تفاعل ثاني أكسيد الكربون مع كاولين الكالسيوم وطول مدة التفاعل، كما أنها تزيد من كفاءة استخدام مواد إزالة الكبريت. النفايات الصلبة الجافة الناتجة عن هذه العملية ذات حجم صغير وسهلة المعالجة، كما أن لها آفاق تطور جيدة. 　　4.2.4 عملية إزالة الكبريت بالطرق البيولوجية: بدأت الأبحاث المتعلقة باستخدام الكائنات الحية في إزالة الكبريت مع الأبحاث المتعلقة باستخدام الكائنات الحية في تصفية المعادن. في عام 1947، اكتشف كولمر وهينكل وأثبتا أن البكتيريا الكيميوحيوية قادرة على تسريع عملية الأكسدة وذوبان البيريت الموجود في الفحم، وقد اعتُبر ذلك بداية لأبحاث المعالجة المعدنية البيولوجية. 　　الطريقة البيولوجية هي تقنية جديدة لإزالة غازات الكبريت من الدخان، ولها مزايا لا يمكن مقارنتها بالطرق الأخرى؛ فهي يمكن أن تعمل في درجات حرارة وضغوط عادية، كما أن تكلفتها منخفضة، واستهلاكها للطاقة قليل، بالإضافة إلى عدم وجود تلوث ثانوي. مبدأ إزالة كبريت أول أكسيد الكربون من الغازات الناتجة عن الميكروبات هو أن غاز أول أكسيد الكربون في الغازات يذوب في الماء باستخدام أجهزة الترشيح بالغشاء المائي أو أبراج الامتصاص، ويتحول إلى كبريتيت وكبريتات. في البيئة اللاهوائية وفي وجود مصدر كربون خارجي، تقوم بكتيريا اختزال الكبريتات بتحويل الكبريتيت والكبريتات إلى كبريتيدات. ثم، في البيئة الهوائية، تقوم الميكروبات الهوائية بتحويل الكبريتيدات إلى كبريت خام، وبذلك يتم إزالة الكبريت من النظام. 　　يمكن تقسيم عمليات إزالة الكبريت بالكائنات الدقيقة إلى طريقة مباشرة، وطريقة غير مباشرة، وطريقة من خطوتين، وغيرها. ومن بين هذه الطرق، فإن عملية إزالة الكبريت بالكائنات الدقيقة بالطريقة المباشرة تناسب فقط إزالة تركيزات منخفضة من الكبريت ； تتميز عملية إزالة الكبريت بواسطة الكائنات الدقيقة باستخدام الطريقة غير المباشرة بأنها اقتصادية وسهلة نسبيًا، وتكاليف تشغيلها منخفضة، مما يجعلها مناسبة للظروف الخاصة بالصين. تتمثل عملية إزالة الكبريت ذات الخطوتين التي درسها كورك وآخرون في تحويل الكبريتات/الكبريتيدات إلى كبريت عنصري، وذلك باستخدام الكائنات الكبريتية التي تقوم بالتنفس اللاهوائي والتمثيل الضوئي للبكتيريا المختزلة للكبريتات. الخطوة الأولى، تحت ظروف لاهوائية صارمة، يتم تحويل كبريتات إلى H2S باستخدام بكتيريا اختزال الكبريتات الخلية (Desulfobacter postgateii) ； الخطوة الثانية: يتم تحويل غاز H2S إلى كبريت أحادي، وذلك بواسطة بكتيريا خضراء مستقلة التغذية تعيش في الطين، وهي بكتيريا Cblorbium limicola، وذلك في ظروف لاهوائية صارمة. يمكن أن تصل نسبة إزالة H2S باستخدام بكتيريا إزالة النترات (T. denitrificans) في مفاعل التحريك اللاهوائي إلى 97%. ساهمت الأبحاث التي أجراها داسو ولينز وآخرون حول عمليات إزالة الكبريت من الميكروبات، خطوة بخطوة، في دفع تطور هذه التقنيات وتقدمها. 　　تتميز طريقة استخدام الكائنات الدقيقة في إزالة كبريت أبخرة الغازات بالمزايا التالية: لا حاجة إلى درجات حرارة أو ضغوط عالية، ولا حاجة إلى محفزات، حيث يتم التشغيل في ظروف درجة حرارة وضغط طبيعيين، كما أن تكلفة التشغيل منخفضة ومتطلبات المعدات بسيطة. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام الكائنات الدقيقة القادرة على تصنيع غذائها بنفسها يقلل من الحاجة إلى مواد غذائية خارجية، ولا يسبب تلوثًا ثانويًا. لذلك، فإن إزالة كبريت أبخرة الغازات بواسطة الميكروبات تعتبر تقنية هندسية بيولوجية عملية ومبتكرة، تتمتع بآفاق وإمكانيات واعدة، ويجب إيلاؤها اهتمامًا لتسريع تطويرها. 　　يتمتع تطوير تقنيات إزالة الكبريت من الغازات باستخدام الكائنات الدقيقة بإمكانيات كبيرة، ويعتقد وانغ يانجين وآخرون أن اختيار أنواع البكتيريا ذات معدل النمو السريع والقدرة العالية على إزالة الكبريت هو جزء أساسي من الأبحاث المستقبلية. كما يعتقدون أن استخدام تقنيات الهندسة الجينية الحديثة لتعديل بعض بكتيريا إزالة الكبريت، وتعزيز قدرتها على التحويل، من شأنه أن يؤدي إلى الحصول على بكتيريا فعالة ذات جراثيم متعددة، تتمتع بسرعة نمو وتكاثر عالية، ونشاط كبير، بالإضافة إلى قدرة عالية على التكيف مع مجموعة واسعة من درجات الحرارة وقيم الرقم الهيدروجيني. كما أن اختيار وتطوير بكتيريا إزالة الكبريت ذات القدرة الأعلى على التكيف والاستقرار يُعد نقطة مهمة جدًا في عمليات البحث المستقبلية. 　　مع التطور المستمر للتكنولوجيا الحيوية، من المؤكد أن تقنية إزالة الكبريت من الغازات بواسطة الكائنات الدقيقة ستحقق تقدمًا أكبر. 　　4.3 اتجاهات التطوير المستقبلية
إن جهاز غسيل فينتوري الذي طوره زانغ جونغانغ وآخرون قادر على تنقية كل من الجسيمات العالقة وثاني أكسيد الكبريت من غازات المداخن الناتجة عن حرق الفحم بفعالية في نفس الوقت، مما يحقق التكامل بين إزالة الغبار وإزالة الكبريت، وهو ما يتوافق مع اتجاه تطوير معالجة غازات المداخن الناتجة عن حرق الفحم في بلادنا حاليًا. من بين ذلك، تصل كفاءة إزالة الغبار من غازات الاحتراق إلى (90–95)%، أما كفاءة إزالة غاز ثاني أكسيد الكبريت من الغازات التي تحتوي على تركيز أقل من 1200 جزء في المليون، فهي تصل إلى حوالي 90%. كما أن المقاومة الكلية لجهاز التنقية تبلغ 1078 باسكال، أي ما يعادل 10 مم من ضغط H2O، وهو ما يعكس جودة عالية في الأداء التقني. تم تطوير تقنية متكاملة لإزالة الغبار والكبريت بنجاح، وهي تعزز بشكل متبادل أبحاث وتطوير تقنيات إزالة الكبريت مع التقنية المتكاملة لإزالة الكبريت وأكاسيد النيتروجين التي كانت مستخدمة سابقًا. 　　5. الوضع الحالي وآفاق تقنية إزالة كبريت الفحم
مقارنةً بتقنية FGD في الخارج وغيرها من تقنيات إزالة الكبريت، فإن التقنيات المحلية المتوفرة لدينا محدودة في استخدامها لإزالة الكبريت من غازات المداخن الصادرة عن الغلايات الصناعية والأفران الصناعية، كما أن كفاءة إزالة الكبريت منخفضة، ومستوى التحكم الآلي في هذه التقنيات ضعيف. أما بالنسبة لاسترداد الكبريت، فهو مجال خالٍ تمامًا. والأسوأ من ذلك، أن بلادنا لا تمتلك حتى الآن تقنيات محلية ناضجة وفعالة من حيث التكلفة، ويمكن تطبيقها على نطاق واسع، لإزالة الكبريت من محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم. 　　يجب ألا نتخلى عن متطلباتنا تجاه أنفسنا، لكن يجب ألا نكون متشائمين أيضًا. فيما يتعلق بالبحث والتطوير في تقنيات إزالة الكبريت، **تنص السياسات على ما يلي: 1. تشجيع البحث والتطوير في التقنيات التي تتناسب مع الظروف المحلية للموارد، والتي تسمح بإعادة استخدام موارد الكبريت** ； 2. تشجيع البحث والتطوير في التقنيات اللازمة لإزالة الكبريت والنيتروجين من الغازات المنبعثة في نفس الوقت ； 3. تشجيع البحث والتطوير في تكنولوجيات ومعدات معالجة والتخلص من المنتجات الثانوية للتحلل الكبريتي وإعادة استخدامها. 　　لذلك، يجب علينا حاليًا أن نبذل جهودًا لاستيعاب وتطوير التقنيات المتقدمة المستوردة، ووفقًا للظروف الفعلية للصناعة في بلادنا، تطوير تقنيات متقدمة لإزالة الكبريت تمتلكها بلادنا كحقوق ملكية فكرية