الطريقة المستخدمة في الفرن الرأسي لإزالة النتروجين هي الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR).

تعتمد تقنية نزع النتروجين في الفرن الرأسي بشكل أساسي على الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR)، وهي تقنية تستخدم محفزًا لاختزال أكاسيد النيتروجين (NOx) في غازات الاحتراق إلى نيتروجين (N2) وبخار ماء غير ضار عند درجة حرارة منخفضة. تستخدم هذه التقنية عادةً ماء الأمونيا، أو الأمونيا اللامائية، أو اليوريا كعامل اختزال، ومن بينها اليوريا التي تُستخدم على نطاق واسع نظرًا لسلامتها وسعرها المناسب.

 

يكمن جوهر تقنية الاختزال الانتقائي التحفيزي (SCR) في اختيار المحفزات واستخدامها، بالإضافة إلى تصميم نظام حقن عامل الاختزال. عادةً ما يُركّب المحفز بين أنبوب التغذية وجسم الفرن العمودي، ويُرشّ عامل الاختزال عليه من خلال وحدة الحقن، بحيث يتفاعل أكاسيد النيتروجين في غازات الاحتراق مع عامل الاختزال تحت تأثير المحفز، مما يُحقق عملية نزع النتروجين.

 

تتم عملية نزع النتروجين في الفرن الرأسي بشكل رئيسي من خلال وسائل تقنية مثل الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR)، وأكسدة الأوزون، وامتصاص الكوك المنشط. فيما يلي مقدمة موجزة لهذه التقنيات:

 

الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR)

المبدأ: الاختزال التحفيزي الانتقائي هو عملية استخدام اليوريا أو الأمونيا للتفاعل مع أكاسيد النيتروجين في غازات الاحتراق تحت تأثير محفز، لإنتاج نيتروجين (N2) وماء (H2O) غير سامين وغير ملوثين. هذه الطريقة متطورة جدًا في صناعة الطاقة، وتُعد من أكثر تقنيات نزع النتروجين كفاءة.

 

الاستخدام: في الفرن الرأسي، نظرًا لانخفاض درجة حرارة غازات الاحتراق، يلزم تسخينها للوصول إلى نافذة درجة حرارة تفاعل الاختزال الانتقائي التحفيزي (SCR). على الرغم من استهلاكها العالي للطاقة، تُستخدم الاختزال الانتقائي التحفيزي على نطاق واسع بفضل كفاءتها العالية.

2. أكسدة الأوزون

المبدأ: يستخدم أكسدة الأوزون خاصية الأكسدة القوية للأوزون لأكسدة NO في غاز المداخن إلى NOx عالي القيمة، والذي يتم امتصاصه بعد ذلك وتحويله إلى مواد قابلة للذوبان في الماء في جهاز الغسيل لتحقيق غرض إزالة النتروجين.

 

التطبيق: هذه الطريقة مناسبة لظروف درجات الحرارة المنخفضة، وتتميز بانخفاض تكاليف البنية التحتية، وصغر حجمها، وسهولة تطبيقها. بالنسبة للمعدات، مثل الأفران العمودية التي لا تحتوي على مواقع حقن أو مساحات تفاعل، تُوفر أكسدة الأوزون حلاً فعالاً.

 

طريقة امتصاص الكوك المنشط
المبدأ: طريقة امتصاص الكوك المنشط تزيل أكاسيد النيتروجين من غازات الاحتراق عبر امتصاص الكربون المنشط. يتميز الكربون المنشط بمساحة سطح نوعية كبيرة وبنية دقيقة غنية بالمسام، ما يمكّنه من امتصاص المواد الضارة في غازات الاحتراق بفعالية.

 

التطبيق: في عملية نزع النتروجين في الفرن الرأسي، يمكن استخدام طريقة امتزاز الكوك المنشط كمكمل لطريقة الاختزال الانتقائي التحفيزي (SCR) أو أكسدة الأوزون لتحسين كفاءة نزع النتروجين. وفي الوقت نفسه، يمكن إعادة تدوير الكوك المنشط لتقليل تكاليف التشغيل.

 

هناك العديد من تقنيات نزع النتروجين المختلفة للأفران الرأسية، ولكل تقنية مزاياها الفريدة وظروف تطبيقها. عند اختيار تقنية نزع النتروجين، ينبغي على الشركات مراعاة عوامل مختلفة بناءً على خصائص إنتاجها وظروفها الاقتصادية ومتطلبات حماية البيئة، لاختيار حل نزع النتروجين الأنسب.