يحتاج سوق إزالة النيتروجين من أفران التكرير المحلية إلى اختراقات تقنية عاجلة – يجب أن تخلق الابتكارات التقنية فوائد اقتصادية للشركات

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة angryant في تاريخ 2016-8-2 الساعة 19:30. ووفقًا لتشنغ وينهوا، أحد خبراء جمعية صناعة التكرير في الصين، فإن هناك أكثر من 600 مصنع لتكرير الفحم في البلاد، وقد بلغ إنتاج الفحم العام الماضي 447.8 مليون طن. في السنوات الأخيرة، كان متوسط تركيز غازات المداخن الناتجة عن أفران التكرير في المصانع المحلية حوالي 650 ملغ/نم3 من مركبات NOx. إذا بلغت تركيزات هذه الغازات مستوى معايير انبعاثات أكاسيد النيتروجين في صناعة التكرير (والتي تبلغ 500 ملغ/نم3 في المناطق العادية، و150 ملغ/نم3 في المناطق الخاصة)، فإنه بافتراض متوسط تركيز يبلغ 450 ملغ/نم3، يمكن تقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين بحوالي 265 ألف طن سنويًا. وهذا يعادل 1.9% من إجمالي انبعاثات أكاسيد النيتروجين الصناعية في البلاد (حيث أظهر التقرير الإحصائي البيئي الوطني لعام 2014 أن إجمالي انبعاثات أكاسيد النيتروجين الصناعية بلغ 14.048 مليون طن). 　　وعليه، يتوقع بعض الخبراء أنه إذا تم تزويد جميع أفران التكرير في صناعة التكرير بأجهزة إزالة النيتروجين، وفقًا للطاقة الإنتاجية الحالية، فإن القيمة الإجمالية للسوق ستكون حوالي 20 مليار يوان. 　　لكن من الناحية التقنية للإدارة، لا تزال هناك نقاط ضعف في الصناعة حاليًا. ووفقًا لما هو معروف، فإنه من الناحية التقنية الحالية، فإن تقنيات إزالة الغبار بشكل منفصل وتقنيات إزالة الكبريت بشكل منفصل أصبحت ناضجة إلى حد ما، ويمكنها تحقيق معايير الانبعاثات المطلوبة. ومعظم أفران التكرير تواجه صعوبة في تحقيق متطلبات المعايير الجديدة فيما يتعلق بإزالة أكاسيد النيتروجين (NOx)، كما أن تقنيات إزالة النيتروجين التقليدية لم تعد كافية لتلبية احتياجات السوق. 　　“حاليًا، يوجد في قطاع التكرير لدينا سوق كبير لإزالة النيتروجين يحتاج إلى التطوير. بالنسبة لشركات الحفاظ على البيئة المحلية، فإن هذا يمثل فرصة في نفس الوقت الذي يمثل فيه تحديًا؛ حيث يتعين عليها زيادة جهود البحث والتطوير واكتساب تقنيات متقدمة من أجل توسيع نطاق أعمالها في الأسواق. ”يقول خبراء الصناعة. 　　التقنيات التقليدية غير مناسبة، وهناك حاجة ملحة لتطوير تقنيات فعّالة. إن التقنيات التقليدية لإزالة النيتروجين لا تستطيع تلبية احتياجات سوق إزالة النيتروجين في أفران التكرير. عادةً ما تكون درجة حرارة غازات المداخن الناتجة عن أفران التكرير قبل عملية إزالة النيتروجين في حدود 180°م إلى 300°م، وهي درجة حرارة أقل من المتطلبات اللازمة لعملية إزالة النيتروجين باستخدام التقنيات التقليدية؛ كما أن مكونات الملوثات في غازات المداخن الناتجة عن أفران التكرير تختلف عن تلك الموجودة في صناعة الطاقة الكهربائية المعتمدة على الفحم. وقد علم الصحفيون أن تقنيات إزالة النيتروجين من غازات المداخن في صناعة الطاقة الكهربائية المعتمدة على الفحم قد تطورت إلى حد كبير، ويمكن تقسيم العمليات المستخدمة في هذا المجال إلى ثلاث فئات رئيسية: الطريقة الجافة، والطريقة شبه الجافة، والطريقة الرطبة. ومن بين العمليات الجافة، هناك طريقة التخفيض الحفزي الانتقائي (SCR)، وطريقة التخفيض الحفزي غير الانتقائي (SNCR)، أما العمليات شبه الجافة فتشمل طريقة استخدام الكربون النشط لإزالة الكبريت والنيتروجين، بينما تشمل العمليات الرطبة طريقة الأكسدة بالأوزون. 　　لكن، تُظهر التجارب البحثية في هذا المجال أن تقنيات إزالة النيتروجين المذكورة في صناعة الطاقة الكهربائية المعتمدة على الفحم لا تستطيع تلبية احتياجات سوق إزالة النيتروجين في أفران التكرير، كما أنها لا تسمح بإزالة النيتروجين بكفاءة في هذه الأفران. هناك ثلاثة أسباب رئيسية. أولاً، قبل عملية إزالة النيتروجين من غازات المداخن الصادرة عن أفران التكرير، يكون درجة الحرارة عادةً بين 180 درجة مئوية و300 درجة مئوية. أما في حالة غازات المداخن الصادرة عن محطات توليد الطاقة بالفحم، فإن درجة الحرارة تكون بين 300 درجة مئوية و450 درجة مئوية. لا يمكن لدرجة الحرارة في مداخن أفران التكرير أن تتوافق مع شروط درجة الحرارة المطلوبة في العمليات التقليدية، وهو ما يعيق استخدام بعض التقنيات في عملية إزالة النيتروجين من غازات هذه المداخن. 　　ثانيًا، تختلف مكونات الملوثات في غازات الأفران الكوكية عن تلك الموجودة في صناعة الطاقة الحرارية بالفحم؛ ففي غازات هذه الصناعة، يكون مستوى ثاني أكسيد الكبريت مرتفعًا بينما يكون مستوى أكاسيد النيتروجين منخفضًا، أما في غازات الأفران الكوكية، فيكون مستوى أكاسيد النيتروجين مرتفعًا ومستوى ثاني أكسيد الكبريت منخفضًا. كما تحتوي هذه الغازات على مكونات مثل القطران وكبريتيد الهيدروجين (H2S) وأول أكسيد الكربون والميثان والكربون الحر، وهو ما يجعل الطرق المستخدمة في إزالة الكبريت وأكاسيد النيتروجين مثل استخدام الكربون النشط غير مناسبة للاستخدام في صناعة الكوك. 　　ثالثًا، يجب الحفاظ على درجة حرارة داخل مداخن أفران التكرير فوق 130 درجة مئوية (ويُطلق على ذلك في صناعة التكرير “الحالة الحرارية الاحتياطية للمداخن”). وعند حدوث عطل في مروحة الضخ، يمكن لمداخن أفران التكرير أن توفر ظروف ضغط مستقرة لعملية التكرير، دون التأثير على إنتاج الفرن بأكمله. لذلك، فإن استخدام العمليات الرطبة التي تتطلب درجات حرارة منخفضة في عملية التصريف محدود في صناعة التكرير. 　　“حاليًا، هناك أكثر من 20 شركة في البلاد تعمل على تطوير تقنيات إزالة الكبريت والنيتروجين من غازات المداخن الصادرة عن أفران التكرير. وتسعى هذه الشركات إلى حل المشاكل التي تواجه التقنيات التقليدية في مجال إزالة النيتروجين، وذلك لتلبية احتياجات السوق وتحقيق أقصى استفادة ممكنة من فرص السوق في مجال إزالة النيتروجين من غازات المداخن. ”يقول الخبراء في هذا المجال إن بعض الشركات هي شركات تم تأسيسها من قبل شركات تصنيع الكوك، بينما هناك شركات أخرى تعمل كجهات متخصصة في معالجة غازات المداخن الناتجة عن عمليات تصنيع الكوك، ولكل منها مزاياه الخاصة. 　　مع التركيز على الشركات، يتم تجاوز العقبات المتعلقة بتقنيات إزالة النيتروجين التقليدية. حيث قامت الشركات بالتعاون في تطوير مواد مساعدة كإضافات، لاستخدامها مع المحفزات التقليدية المصنوعة من الفاناديوم والتيتانيوم، وذلك لتحقيق إزالة النيتروجين في درجات حرارة منخفضة داخل أفران التكرير، كما يتم أيضًا معالجة الغازات الناتجة بشكل فعال. وهناك جهود مستمرة لاستكشاف فرص أكبر في السوق. “حاليًا، تعمل عدة شركات في الداخل على حل المشاكل المتعلقة بالتقنيات التقليدية لإزالة النيتروجين في صناعة أفران التكرير، وقد تم تحقيق تقدم ملحوظ في هذا المجال.” ”وأوضح تشنغ وينهوا أن بعض الشركات تحاول تطوير تقنيات لإزالة النيتروجين عند درجات حرارة تتراوح بين 180 درجة مئوية و300 درجة مئوية، وهي الدرجات الموجودة في غازات المداخن الخاصة بأفران التكرير. على سبيل المثال، طورت شركة “زونغيه جياوناي” (داليان) للهندسة والتقنية تقنية “التخلص من الكبريت باستخدام الطريقة الجافة/شبه الجافة + التخلص من أكاسيد النيتروجين وإزالة الغبار باستخدام درجات حرارة منخفضة، في عملية واحدة”، كما طورت شركة “بكين شوغانغ الدولية للهندسة والتقنية” تقنية “التخلص من أكاسيد النيتروجين باستخدام الحفز عند درجات حرارة منخفضة + استغلال الحرارة الزائدة + التخلص من الكبريت وإزالة الغبار باستخدام الطريقة الرطبة، في عملية واحدة”. أما شركة “تشنغدو جوهوا لتكنولوجيا حماية البيئة”، فقد طورت تقنية “التخلص من الكبريت باستخدام طريقة الحفز الجديدة، بالإضافة إلى تقنية التخلص من أكاسيد النيتروجين باستخدام تقنية SCR عند درجات حرارة منخفضة”. 　　“تم تطبيق بعض هذه التقنيات والعمليات صناعيًا بالفعل، مما يسمح بإزالة النيتروجين بكفاءة واستقرار من أفران التكرير، وتعمل الشركات المطورة على توسيع نطاق استخدامها في السوق. وبعضها دخل مرحلة الاختبارات التجريبية. ”وأوضح تشنغ وينهوا أن التقنيات المطورة من قبل شركة “زونغيه جياوناي” قد تم تحويلها إلى منتجات صناعية، كما أن التقنيات التي طورتها شركة “بكين شوغانغ للهندسة الدولية” قد خضعت للاختبارات التجريبية، وكذلك التقنيات التي طورتها شركة “تشنغدو جوهوا لتكنولوجيا حماية البيئة”، وهي في انتظار التحول إلى منتجات صناعية. 　　ووفقًا للمعلومات المتوفرة، فإن تقنية إزالة الكبريت والنيتروجين من أفران التكرير التي طورتها شركة “زونغيه جياوناي”، قد تم تصنيفها من قبل مجلة “وورلد ميتالز دايلي” كواحدة من “أهم عشر تقنيات في صناعة الصلب على مستوى العالم” لعام 2015، ويُعتبر ذلك إنجازًا كبيرًا في مجال تقنيات تكرير الفحم. في الواقع، يمكن استخدام تقنيات إزالة الكبريت والنيتروجين التي تطورها شركة “زونغيه جياوناي” ليس فقط في معالجة أفران الكوك في قطاع الصلب، بل أيضًا لتلبية احتياجات المصانع المستقلة لإنتاج الكوك. 　　وأوضح تشنغ وينهوا أن شركة “زونغيه جياوناي” تعاونت مع مؤسسات بحثية مختصة لتطوير صيغة من العوامل المساعدة التي تحتوي على مواد مضافة خاصة، وذلك للحفاظ على فعالية وانتقائية واستقرار العوامل المساعدة التقليدية المستخدمة في عمليات التحويل الكيميائي، حتى في درجات حرارة تتراوح بين 180 درجة مئوية و300 درجة مئوية في غازات المداخن الناتجة عن أفران التكرير. كما أن هذه الصيغة تساعد في تقليل نسبة النيتروجين بكفاءة عالية، دون أن تتأثر هذه العوامل المساعدة بالتلوث. 　　“لقد تمكن الجهاز الذي طورناه من تحقيق إزالة الكبريت والغبار وأكاسيد النيتروجين بشكل متزامن من غازات الفرن الكوك. حاليًا، تم تنقية غازات المداخن الناتجة عن أفران التكرير في عدة مشاريع مثل مشروع تكرير الفحم في شركة باوستيل في زانجيانغ، ومشروع تكرير الفحم في شركة شاندونغ تيهشيونغ شينشا، مما أدى إلى تحقيق الصناعة النموذجية في هذا المجال. ” كما أوضح ين هوا، الخبير الكبير من رتبة أستاذ في مجال المعادن. 　　“لكن، لا تزال الشركات المذكورة أعلاه بحاجة إلى بذل جهود أكبر في مجالات مثل تطوير التقنيات ونشر الإنجازات، من أجل دفع تطور صناعة إزالة النيتروجين من أفران التكرير. ”يقول خبراء الصناعة. معلومات خلفية: “العصر الجليدي” يتطلب سياسات لتحفيز التنمية الإيجابية للسوق. يُنصح بتطبيق سياسات دعم بيئي، واستخدام أساليب مختلفة لترويج التقنيات الجديدة. “بعض الشركات، تحت ضغوط اقتصادية، لا تهتم بالجودة أثناء عملية المناقصات، بل تسعى فقط إلى الحصول على أقل سعر، مما يؤدي إلى دخول العديد من التقنيات والمعدات ذات الجودة المنخفضة إلى السوق البيئي”. ” واجه الخبير الكبير في مجال المعادن، البروفيسور ين هوا من شركة “تشونغيه جياوناي”， العديد من هذه الحالات أثناء سعيه لفتح أسواق جديدة. فقد كانت مشاريع إزالة الكبريت والنيتروجين التي نفذتها بعض الشركات الصغيرة غير موثوقة من الناحية التقنية، كما أن المعدات المستخدمة في تنفيذ هذه المشاريع كانت رديئة الجودة، وبالتالي تتعرض للتلف بسرعة بسبب التآكل، مما يؤدي إلى هدر كبير في الموارد. 　　“خلال العامين الماضيين، وبسبب التراجع في الصناعات المرتبطة بها مثل صناعة الصلب، انخفضت هوامش الربح لدى شركات تصنيع الكوك بشكل كبير مقارنة بالماضي. يوجد العديد من المالكين الذين يرغبون في الاستجابة للدعوات لتركيب مرافق حماية البيئة، لكن الضغوط الاقتصادية شديدة، ومن الصعب جمع التمويل اللازم لمعالجة التلوث، كما أن بناء أجهزة إزالة الكبريت والنيتروجين أمر صعب. ”يعتقد الخبراء في هذا المجال. 　　لهذا السبب، قال ين هوا إنه نظرًا لقلة المنتجات الثانوية الناتجة عن عمليات إزالة الكبريت والنيتروجين من أفران التكرير، فإن بناء المنشآت البيئية في مصانع التكرير يتطلب استثمارات كبيرة مقابل عوائد قليلة. ولذلك، يُقترح **الاستفادة من الأساليب المستخدمة في صناعة الكهرباء، وتطبيق سياسات دعم بيئي: أي مكافأة بدلاً من العقوبة، أو تحديد واضح للمكافآت والعقوبات. مساعدة الشركات التي لديها الرغبة الحقيقية في تقليل الانبعاثات على تجاوز “العصر الجليدي” في صناعة التكرير، بحيث يتمكن المزيد من الشركات من استخدام التقنيات المتطورة والفعالة، وفي الوقت نفسه تحفيز حيوية السوق وتوجيهه نحو تطور إيجابي. 　　“يجب على الشركات الهندسية أيضًا توفير أنماط تعاون متعددة ليختار من بينها المالك، لمساعدته على الحصول على تقنيات متطورة مع تقليل الاستثمارات. ”وأوضح ين هوا أنه باستخدام مشروع إزالة الكبريت والنيتروجين في منطقة قويتشو تشيانغوي تياننينغ كمثال، فإن السلطات المحلية تولي اهتمامًا كبيرًا وتقدم الدعم للشركات في مجال الإنتاج النظيف. وبعد إجراء فحوصات متعددة، تم اختيار شركة “تشونغميه جياوناي” كمزود لخدمات المشروع عن طريق عملية مناقصات. يتبع المشروع نموذج الإنشاء الشامل (EPC)، مما يسمح ليس فقط بتقديم خصومات كبيرة على التكلفة الإجمالية، بل أيضًا يتيح لشركات تكرير الفحم التركيز على الإدارة اليومية دون الحاجة إلى بذل جهد كبير خلال مرحلة البناء. حاليًا، يتم بناء هذا المشروع بخطى سريعة. “بالإضافة إلى نموذج التعاقد الشامل (EPC)، فإن نموذج التصميم والتوريد (EP) يُعد بلا شك خيارًا أكثر اقتصادية لأصحاب المشاريع الذين لديهم القدرة على التنفيذ. ”وأوضح ين هوا أنه بالإضافة إلى أنماط التعاون التقليدية المذكورة أعلاه، فإن نموذج BOT (البناء-التشغيل-التحويل) الذي تطور في السنوات الأخيرة يُعد أيضًا نموذجًا جيدًا لحل المشكلات الملحة وتخفيف الضغوط المالية على المالكين والمقاولين.