61- مفصل الغاز والهواء والمواد الصلبة ذو الدوران المتعدد العوامل لتصميم إزالة الكبريت والنيتروجين من غازات المداخن في محطات الغلايات ذات السرير المتدفق

بالنسبة للغاز الوارد إلى مفاعل التحفيز الجاف لإزالة النيتروجين والكبريت، يُطلب أن تكون كمية الغبار الموجود في الغازات المنبعثة منخفضة قدر الإمكان، وذلك لمنع تراكم الغبار داخل المفاعل مع تدفق الغاز، مما قد يؤثر سلبًا على كفاءة عملية إزالة النيتروجين والكبريت، كما أن ذلك يزيد من الضغط اللازم لتشغيل المفاعل.

بالنسبة لتنقية الغازات الخارجة من مفاعلات إزالة الكبريت والنيتروجين بواسطة التحفيز في درجات حرارة عالية، فإن الترتيب التقليدي لمعدات الفصل يتكون عادةً من جامع الغبار الكيسي + جامع الغبار الكهروستاتيكي عالي الضغط. وهناك عدد قليل من الشركات التي تجرؤ على استخدام أجهزة الفصل بالدوامات القياسية، ويُعزى ذلك إلى أن كفاءة هذه الأجهزة في الفصل لا تصل في الواقع إلى 70% من الكفاءة المخطط لها، أي أن هناك فارقًا كبيرًا بين الكفاءة المخطط لها والكفاءة الفعلية أثناء التشغيل. لكن، كما هو معروف، لا يمكن لأجهزة إزالة الغبار بالشحنة الكهربائية العالية التعامل مع تدفق كبير للغازات الملوثة بالغبار، كما أن كفاءتها في إزالة الغبار تنخفض بسرعة في الظروف ذات درجات الحرارة العالية ； لذلك، يجب تركيب جهاز تنقية بالأكياس قبل جهاز إزالة الغبار بالتفريغ الكهربائي عالي الضغط، من أجل إزالة معظم الغبار مسبقًا.

لكن، يحتاج جهاز التنقية بالأكياس إلى نفخ هواء مضغوط بشكل متكرر، كما أن بعض الزوايا تحتاج أيضًا إلى نفخ هواء مضغوط بشكل متقطع. مُنقي الغبار من النوع الكيسي عالي الحرارة، ذو حجم كبير ويشغل مساحة واسعة، ويحتوي على عدد كبير من مكونات التحكم البرمجي، كما أن تكلفته مرتفعة، ومن السهل أن يتعرض للأعطال في درجات الحرارة المرتفعة. عادةً ما تصمم الشركات سيارة واحدة للخدمة وأخرى احتياطية، بينما لا توفر بعض الشركات حتى سيارة احتياطية. أفاد المالكون بأنه خلال الدقائق القليلة أو حتى العشر دقائق التي يتم فيها تنظيف جهاز إزالة الغبار من نوع الأكياس، يرتفع مستوى الغبار في الغازات المنتجة بشكل كبير، مما يؤدي إلى ارتفاع مستوى الغبار في الغازات الداخلة إلى جهاز إزالة الغبار بالشحنة الكهربائية عالية الجهد. ولا يستطيع هذا الجهاز التعامل مع هذه الظروف، مما يؤدي إلى ارتفاع كبير في مستوى الغبار الناتج عنه.

لذلك، ظهرت الآن عمليات محسّنة لعملية إزالة الغبار من غازات المداخن الناتجة عن محطات التسخين التي تعمل بالفحم والتي تستخدم طريقة التبريد التقليدي، وهي: جهاز إزالة الغبار من النوع الكيسي + جهاز فصل الغاز عن الهواء باستخدام تيارات دوامية متعددة + جهاز إزالة الغبار بالشحنة الكهربائية عالية الجهد. يعتبر جهاز الفصل بالدوامات متعدد العوامل من أنواع أجهزة الفصل الديناميكية، ولكن نظرًا لأن توزيع سرعة التدفق داخل الغلاف في هذا الجهاز يكون متساويًا بشكل أفضل بكثير مقارنة بأجهزة الفصل بالدوامات التقليدية ذات القطر الكبير، بالإضافة إلى أن نصف قطر دوران السائل وسرعته الزاوية أكبر بكثير من تلك الموجودة في أجهزة الفصل التقليدية، فإن كفاءة الفصل واستقرار الأداء ومرونة التشغيل في جهاز الفصل بالدوامات متعدد العوامل تكون أفضل بشكل جوهري مقارنة بأجهزة الفصل بالدوامات التقليدية.

يتم وضع جهاز الفصل بالدوران متعدد العوامل بين جهاز الفصل بالأكياس وجهاز إزالة الغبار الكهروستاتيكي لأسباب رئيسية تتمثل فيما يلي: 1. عندما يكون جهاز إزالة الغبار بالأكياس في وضع النفخ العكسي، يمكن لكميات كبيرة من الغبار الذي يتسرب من أسفل الجهاز أن يتم إزالتها بكفاءة من الغازات المنبعثة باستخدام جهاز الفصل بالدوران متعدد العوامل، مما يمنع دخول كميات كبيرة من الغبار إلى جهاز إزالة الغبار الكهروستاتيكي. 2. بعد تركيب جهاز الفصل المتعدد العوامل، لا حاجة إلى جهاز احتياطي لجهاز التنقية بالأكياس الذي كان مقترحًا في الخطة الأصلية، حيث يمكن الاكتفاء بجهاز واحد فقط. ٣. بعد إزالة الجزء الأكبر من كمية الغبار باستخدام جهاز الفصل بالدوران متعدد العوامل، يدخل كمية صغيرة جدًا من الغبار الدقيق إلى جهاز الترشيح الكهروستاتيكي، وهو ما يتناسب تمامًا مع قدرة جهاز الترشيح الكهروستاتيكي على التقاط الجسيمات الدقيقة بكفاءة عالية، مما يسمح بإزالة غبار الغازات بدقة عالية. ٤. على الرغم من أن أجهزة الفصل بالدوران متعددة العوامل تُستخدم على نطاق دولي في حالات الفصل الفعال بين الغاز والمواد الصلبة، إلا أن العديد من الشركات المحلية لا تعرف الكثير عن هذه الأجهزة. لذلك، يمكن استخدام أجهزة الفصل بالدوران متعددة العوامل كحل بين طريقتي التخلص من الغبار باستخدام الأكياس والتخلص من الغبار بالطريقة الكهروستاتيكية، وذلك لإظهار الفوائد الفعلية لهذه الأجهزة للشركات المحلية. الشرط هو أنه يجب تصميم منصة النظام لفاصل الدوران متعدد العوامل عبر حسابات ديناميكية دقيقة.

فيما يتعلق بتنقية غازات المداخن الصادرة عن مفاعلات إزالة الكبريت والنيتروجين بالتحفيز الجاف في أفران السرير السائل، فإن الهدف من ذلك هو استرداد جزيئات الحفاز التي تفلت مع غازات المداخن خلال عملية التفاعل، لإعادة استخدامها في مفاعلات التحفيز. من ناحية، يساهم بشكل كبير في خفض تكاليف التشغيل، ومن ناحية أخرى، لا يسمح بتجاوز الحدود المسموح بها لانبعاثات الغبار وأيونات المعادن. كما يتوقع الجميع، فإن تنقية غازات المداخن الصادرة عن أفران الغلاية ذات السرير المتدفق باستخدام عملية الكاتاليز الجاف لإزالة الكبريت والنيتروجين، يمكن أن تتم بنفس الطريقة المستخدمة في تنقية الغازات الداخلة إلى هذه الأفران. من الناحية المبدئية، هذا ممكن. لكن، القيمة مقابل السعر منخفضة جدًا، وبما أن المبالغ المخصصة لمشاريع EPC التي تقوم بها الشركات المعنية بحماية البيئة محدودة، فلا يمكن استخدام “جهاز التنقية بالأكياس + جهاز الفصل بالتدوير المتعدد العوامل + جهاز التنقية الكهروستاتيكي” كلها. في عملية المزيج المكونة من “جهاز الترشيح بالأكياس + جهاز الفصل بالدوران متعدد العوامل + جهاز الترشيح الكهروستاتيكي”， فإن جهاز الفصل بالدوران متعدد العوامل هو الوحيد الذي لا يحتاج إلى وجود سيارات إضافية، ولا يحتاج أيضًا إلى قطع غيار للصيانة، وبالتالي يمكنه العمل بكفاءة واستقرار على مدار 24 ساعة. لذلك، أصبح جهاز الفصل بين العناصر المختلفة ذو الدوران المتعدد العوامل الخيار المفضل في السنوات الأخيرة لجمع واسترداد المحفزات في عمليات إزالة الكبريت والنيتروجين بالطريقة الجافة.

هنا، سنقوم بمناقشة مفصلة باستخدام جهاز الفصل المتعدد العوامل لاسترجاع الحفازات كمثال على أحد مكونات عمليات إزالة الكبريت والنيتروجين بطريقة التحفيز الجاف. ظروف التشغيل هي: 1. كمية الهواء: 130000 متر مكعب/ساعة؛ 2. درجة الحرارة: 170℃ ； 3. الضغط: 5 كيلو باسكال جيجا ； 4. كثافة الغازات المنبعثة: 0.83 كجم/م³؛
5. الكثافة الظاهرية للمحفز: ~800 كجم/م³؛
6. تركيز المحفز في الغازات المنبعثة: ~500 ملغ/م³؛
متطلبات كفاءة الفصل: لا تقل عن 90%.

الرسم التالي هو مقتطف من وثيقة الحلول التقنية لجهاز الفصل بالدوران المتعدد العوامل، والذي قدمته إحدى الشركات المتخصصة في تقنيات الديناميكا لأحد موردي حزم تقنيات إزالة الكبريت والنيتروجين بالطريقة الجافة

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة luoli519 في تاريخ 16/5/2018 الساعة 12:43، حيث تم نشر جدول تلخيصي آخر يوضح تقنية الفصل المتعددة العوامل باستخدام فاصل الدوامات الأم والفرعية، والتي تُستخدم في استرداد المحفزات في عمليات إزالة الكبريت والنيتروجين بالطريقة الجافة، وذلك من قبل إحدى الشركات المتخصصة في تقنيات الديناميكا الحرارية

يمكن ملاحظة من جدول البيانات أن المؤشرات التقنية الرئيسية لجهاز الفصل بالدوران المتعدد العوامل هي: 1. انخفاض الضغط أثناء التشغيل: 0.622 رطل لكل بوصة مربعة； 2. كفاءة الفصل: إزالة 100% من الجسيمات بحجم 8 ميكرومتر وأكثر، بحيث لا تتجاوز كمية الجسيمات في التيار الخارجي 30 ملغ/م³؛
3. مؤشر المرونة في تشغيل جهاز الفصل ذو الدوران المتعدد لهذا النموذج هو: الحمل الأقصى/الحمل الأدنى = 4، أي أن نطاق المرونة واسع.