معالجة غازات المداخن

ما هي معالجة غازات المداخن ولماذا هي بهذه الأهمية الحرجة؟

معالجة غازات المداخن هي عملية للتحكم في الانبعاثات تُطبَّق في طيف واسع جداً من الصناعات، من محطات الفحم والليغنيت إلى أفران الأسمنت، ومن منشآت حرق النفايات إلى مصانع الزجاج والحديد والصلب. أثناء الاحتراق تتأكسد مركبات الكبريت والكلور والفلور والنيتروجين الموجودة في الوقود متحولة إلى غازات حمضية، بينما يختلط الرماد المتطاير وبقايا الكربون وهباء المعادن الثقيلة بتيار الغاز. وعندما لا تُطبَّق أي معالجة، تصبح هذه المكونات المسبب الرئيسي للأمطار الحمضية وتلوث الجسيمات وإتلاف طبقة الأوزون وأمراض الجهاز التنفسي.

في تركيا، وبموجب الملحق 5 من لائحة التحكم في تلوث الهواء الناتج عن المصادر الصناعية (SKHKKY)، حُدِّد لمنشآت الاحتراق الكبيرة العاملة بالوقود السائل حد قدره 1700 mg/Nm³ من SO₂ (على أساس نسبة أكسجين 3% في غاز المداخن)، وحد قدره 2000 mg/Nm³ من SO₂ للمنشآت العاملة بالوقود الصلب التي تقل قدرتها الحرارية عن 50 MW. أما على مستوى الاتحاد الأوروبي، فإن توجيه الانبعاثات الصناعية (IED) والوثائق المرجعية لأفضل التقنيات المتاحة (BAT) يدفعان هذه القيم إلى مستويات أدنى في معظم العمليات.

إضافة إلى ذلك، تُلزم آليات مثل تداول الانبعاثات وآلية تعديل الكربون الحدودي (CBAM) المنشآت الصناعية المصدِّرة باتباع نهج أكثر صرامة في التحكم في الانبعاثات.

ما الملوثات التي يتم التحكم فيها في غاز المداخن؟

تستهدف أنظمة قياس ومعالجة غازات المداخن عدة معايير في آن واحد بحسب نوع المنشأة. وفيما يلي المكونات الرئيسية التي تُرصد في القياس القياسي للانبعاثات:

ثاني أكسيد الكبريت (SO₂): الانبعاث الإشكالي الرئيسي عند احتراق الوقود عالي الكبريت مثل الفحم وزيت الوقود وفحم الكوك البترولي.
HCl وHF: يظهران بكثافة خاصة في قطاعات حرق النفايات والزجاج والسيراميك، ويسببان مشكلات تآكل خطيرة.
أكاسيد النيتروجين (NOx): تتكون عند درجات حرارة احتراق عالية؛ ومصدرها حراري ومن الوقود على حد سواء.
الجسيمات العالقة (الغبار، PM): تشمل الرماد المتطاير وبقايا الكربون وجزيئات المعادن؛ وتُحتجز بواسطة المرسب الكهروستاتيكي أو المرشح الكيسي.
المعادن الثقيلة والديوكسينات/الفيورانات: ذات أهمية حرجة خاصة في منشآت حرق النفايات وصهر المعادن وحرق الحمأة.

يُتحكَّم في كل ملوث ضمن مرحلة معالجة مختلفة؛ ويتكون خط معالجة غازات المداخن الحديث النموذجي من مزيج من خطوات التحكم في الجسيمات ومعادلة الغازات الحمضية واختزال NOx واحتجاز المعادن الثقيلة/الديوكسينات.

أجهزة غسل الغاز الصناعية وأنظمة الأنابيب

flare لماذا تختارنا

حلول شاملة
في تقنيات المعالجة الأساسية

من خلال أنظمة التحكم في الانبعاثات المصممة خصيصاً لاحتياجات منشأتكم، نضمن الامتثال الكامل للقيم الحدية القانونية مع تقديم حلول دائمة عالية الأداء ومنخفضة التكلفة.

settings_overscan

FGD الرطب (Wet Scrubber)

يحقق إزالة 95-99% من SO₂ باستخدام الحجر الجيري أو حليب الجير، مع الحصول على جبس نقي بجودة صناعية كمنتج ثانوي.

filter_alt

شبه الجاف (SDA)

يُرَذَّذ معلق الجير في غاز المداخن، مما يوفر معادلة فعالة دون أي تصريف لمياه الصرف.

check_circle حقن المواد الماصة الجافة (DSI)
check_circle تكاليف استثمار منخفضة
check_circle التحكم في المعادن الثقيلة والديوكسينات
check_circle الاستدامة التشغيلية

دور الحلول القائمة على الجير في معالجة غازات المداخن

الجير هو العمود الفقري الكيميائي لأنظمة معالجة غازات المداخن. ففي العمليات الرطبة وشبه الجافة والجافة على حد سواء، تعتمد معادلة الغازات ذات الطابع الحمضي (SO₂ وHCl وHF) اعتماداً مباشراً على الكواشف القائمة على الكالسيوم.

الجير المطفأ (Ca(OH)₂): الكاشف الرئيسي لأنظمة حقن المواد الماصة الجافة وأنظمة SDA. وبفضل مساحة سطحه العالية وفق BET (عادة >20 m²/g) فإنه يرفع سرعة التفاعل إلى الحد الأقصى.
الجير الحي (CaO): يُستخدم في تحضير حليب الجير في منشآت FGD الرطبة، كما يلبي الحاجة إلى قلوية عالية في الخطوط المتكاملة.
مزيل الغازات الحمضية (تركيبة خاصة): يُستخدم في المنشآت ذات الأحمال الحمضية العالية والمتقلبة مثل حرق النفايات والكتلة الحيوية. وعند جرعته مع الكربون المنشط يسهم أيضاً في إزالة الديوكسينات والفيورانات والزئبق.

نقاط تقنية يجب مراعاتها في التطبيق

لا يعتمد أداء المعالجة على النقاء الكيميائي للكاشف فحسب، بل أيضاً على خصائصه الفيزيائية ومعايير العملية:

المعيار	القيمة المثلى / الدور
مساحة سطح الكاشف	مساحة سطح BET تبلغ 20 m²/g فأكثر (مثالية للأنظمة الجافة).
النسبة الستوكيومترية	الجاف: 1.8 - 2.5 \| شبه الجاف: 1.3 - 1.8
درجة حرارة غاز المداخن	140-180 °C للتجفيف بالرش. في درجات الحرارة المنخفضة يوجد خطر تكاثف الأحماض.
تكامل المرشحات	في المرشحات الكيسية توفر طبقة الكعكة إزالة إضافية بنسبة 10-20%.

إضافة إلى ذلك، ومع حلول عام 2026، زادت عملية مواءمة تركيا مع الاتفاق الأخضر الأوروبي الضغط لخفض القيم الحدية لـ SO₂ وHCl والغبار إلى مستويات BAT المرجعية في منشآت الأسمنت والحديد والصلب والزجاج وحرق النفايات ومنشآت الاحتراق الكبيرة. وتشمل أمثلة الممارسات الجيدة استخدام الجير ذي مساحة السطح العالية وتحسين الجرعات في الوقت الفعلي بالتكامل مع أنظمة CEMS.

الأسئلة الشائعة

معالجة غازات المداخن هي عملية احتجاز الملوثات المنبعثة من منشآت الاحتراق والمعالجة الصناعية، مثل SO₂ وHCl وHF وNOx والغبار والمعادن الثقيلة، بوسائل فيزيائية وكيميائية قبل إطلاقها في الغلاف الجوي. والهدف من ذلك هو حماية جودة الهواء والامتثال في الوقت نفسه لقيم حدود الانبعاثات المحددة في اللائحة التنظيمية لمكافحة تلوث الهواء الناجم عن الصناعة وفي توجيهات الاتحاد الأوروبي.

تشمل قياسات الانبعاثات القياسية ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) وأكاسيد النيتروجين (NOx) وكلوريد الهيدروجين (HCl) وفلوريد الهيدروجين (HF) والجسيمات العالقة (الغبار) وأول أكسيد الكربون (CO) والمعادن الثقيلة، إضافة إلى الديوكسينات/الفيورانات في منشآت حرق النفايات. وتُصمَّم مرحلة معالجة مستقلة لكل معيار من هذه المعايير.

تُعد إزالة الكبريت الرطبة (FGD) طريقة عالية الكفاءة (95-99%) غير أنها تتسم باستهلاك مرتفع للمياه وحمل كبير من مياه الصرف. أما الأنظمة شبه الجافة (SDA) فتعمل بمعلق من الجير المطفأ وتُنتج رمادًا جافًا. في حين تُعد تقنية حقن المواد الماصة الجافة (DSI) الحل الأقل تكلفة استثمارية؛ إذ توفر كفاءة تقارب 90% باستخدام الجير المطفأ ذي مساحة السطح العالية.

الجير المطفأ Ca(OH)₂ هو الكاشف الرئيسي في أنظمة حقن المواد الماصة الجافة وأنظمة الامتصاص بالتجفيف بالرش شبه الجافة. ويُحقن جافًا في قناة المدخنة أو يُرَشّ على شكل معلق. وهو يعادل الغازات الحمضية عبر التفاعل Ca(OH)₂ + SO₂ → CaSO₃ + H₂O، ثم يُحتجز على شكل أملاح صلبة في المرشح الكيسي.

يُستخدم الجير الحي CaO بصورة خاصة في منشآت إزالة الكبريت الرطبة (FGD) لإنتاج حليب الجير في الموقع. إذ يُفاعَل مع كمية مضبوطة من الماء في وحدة الإطفاء للحصول على Ca(OH)₂ طازج. ويُسهم هذا النهج في خفض تكاليف النقل، وهو مناسب لمنشآت الأسمنت والحديد والصلب التي تحتاج إلى حليب جير عالي التفاعلية وبأحجام كبيرة.

مزيل الغازات الحمضية هو منتج قائم على الجير بتركيبة خاصة، مصمم للتطبيقات ذات المحتوى المرتفع والمتقلب من HCl وSO₂ وHF، مثل حرق النفايات وحرق الكتلة الحيوية وحرق الحمأة وخطوط غاز مدافن النفايات. وبفضل مساحة سطح BET العالية، يحقق كفاءة إزالة مرتفعة بنسبة ستوكيومترية أقل، كما يُسهم عند استخدامه مع الكربون المنشط في إزالة الديوكسينات والزئبق.

تعتمد الكفاءة على مساحة سطح الكاشف، والنسبة الستوكيومترية، ودرجة حرارة غازات المداخن، والرطوبة النسبية، وزمن التلامس، والتكامل مع المرشح الكيسي. وفي الأنظمة الجافة، تُستهدف عادةً كفاءة تتراوح بين 85-90% باستخدام نسبة ستوكيومترية تتراوح بين 1,8-2,5 وجير مطفأ بمساحة سطح تتجاوز 20 m²/g.

للسيطرة على NOx تُستخدم حوارق منخفضة الانبعاثات عند مصدر الاحتراق، وأنظمة الاختزال الحفزي الانتقائي SCR (Selective Catalytic Reduction) أو الاختزال غير الحفزي الانتقائي SNCR (Selective Non-Catalytic Reduction) على خط المدخنة. وفي هذه الأنظمة يُختزل NOx إلى غاز النيتروجين وبخار الماء باستخدام كاشف اليوريا أو الأمونيا. أما الأنظمة القائمة على الجير فلا تؤدي وظيفة إزالة NOx.

بموجب الملحق 5 من اللائحة التنظيمية لمكافحة تلوث الهواء الناجم عن الصناعة (SKHKKY)، يبلغ الحد الأقصى لانبعاثات SO₂ للوقود السائل 1700 mg/Nm³ على أساس 3% O₂، و2000 mg/Nm³ للمنشآت العاملة بالوقود الصلب التي تقل قدرتها عن 50 MW. وتُطبق عتبة 400 mg/Nm³ لانبعاثات NOx على المنشآت ذات القدرة الحرارية للاحتراق البالغة 10 MW فأكثر. وللاطلاع على القيم التفصيلية، ينبغي مراجعة ملاحق SKHKKY ومراجع أفضل التقنيات المتاحة (BAT) ذات الصلة.

تتسم غازات المداخن في منشآت حرق النفايات بتعدد مكوناتها، إذ تحتوي على HCl وHF والديوكسينات والزئبق والمعادن الثقيلة. لذلك تُستخدم، إلى جانب معالجة الغازات الحمضية القائمة على الجير، تقنيات حقن الكربون المنشط والمرشحات الكيسية متعددة المراحل، وأحيانًا الغسل الرطب متعدد المراحل معًا. وتُعد منتجات إزالة الغازات الحمضية المعيار القياسي لهذه المنشآت.