دال - التقدم المحرز في تكنولوجيات مراقبة الانبعاثات لمصانع الطاقة الغازية الطبيعية

وقد أصبحت محطات توليد الطاقة الغازية الطبيعية حجر الزاوية في توليد الكهرباء الحديثة، مما أدى إلى انخفاض كبير في انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت وأكسيد النيتروجين (NOx) وخامسة الجسيمات مقارنة بالنباتات التي تطلق الفحم، وعلى الرغم من هذه المزايا، فإن الضغط على زيادة خفض الانبعاثات ما زال شديداً نظراً لأن المرافق تواجه تشديداً في الأنظمة البيئية، وارتفاع تكاليف الكربون، وتزايد الضغط العام على التصدي لتغير المناخ.

التخفيض الانتقائي للثعابين: مراقبة الجينات التالية

Selective catalytic reduction (SCR)] is the predominant technology for post-combustion NOx removal in natural gas plants. Ammonia or urea is injected into the flue gas stream and passed over a incentive bed, where NOx is converted into nitrogen and water vapor. Modern SCR systems have removal wider

ابتكارات المواد المحفزة

ويظل القلق التقليدي المحفزات القائمة على الفاناديوم ] (V2O5/WO3/TiO2) المعيار الصناعي، ولكن المتطلبات الجديدة من تركيبات الغازات المحتوية على الزلفات والمعادن تكتسب مسارات.

الحشود العالية و التايل

وفي محطات الغاز الطبيعي المدمجة، يمكن تركيب نظم الغاز المحتوي على مادة محركية في Highdust) (محرك ثابت لأجهزة التحكم في الغازات المتخلفة) أو [تصنيف الغازات المحتوية على درجة حرارة عالية] [() (تدرج حرارة منخفضة من الموارد البشرية/المتحلل للغاز الفلور)

Flue Gas Desulfurization (FGD): Advanced SO2 Scavenging

وفي حين أن الغاز الطبيعي يحتوي عادة على كبريتات قليلة جداً، فإن بعض المواد الوسيطة للغاز - ولا سيما تلك التي تنتج عن بعض العاب الشائكة أو واردات الغاز المستنفد - يمكن أن تنتج انبعاثات غازية قابلة للقياس من ثاني أكسيد الكربون، وقد تطورت النظم الحديثة لتحلل الغازات الفلورية [FGD] بالنسبة لمصانع الغاز الطبيعي من أجهزة الصمامات المبلة التي تستخدم في مرافق الفحم المصممة بكفاءة عالية.

مستوى الكفاءة العالية

(أ) استخدام أحدث نظم FGD ] الحجر الجيري أو الليمون لاستيعاب ثاني أكسيد الكربون، وإنتاج مادة غبوم قابلة للتسويق كمنتج ثانوي، وتشتمل التصميمات الجديدة على [متغيرات في كمية الوقود]، ومفاعلات قاذفات الهواء (JBR) على مستويات مؤثرة في الكفاءة في استخدام الزئبق

FGD Dry Scrubbers

(أ) إن تكنولوجيات الغاز الفلوري تكتسب شعبية في المناطق التي تعاني من شح المياه أو التي يكون التخلص من الغاز الرطب فيها صعباً، وتدور في أكياس الغازات الدوارة الجافة أطراف مهيأة وتعيد تركيب الصلبات لتحقيق كفاءة عالية في الاستخدام وعمليات الإزالة تتجاوز 98 في المائة.

التكدس الأمثل وارتفاع التربة

وكثيرا ما يكون تخفيض الانبعاثات في المصدر - في إطار عملية الاحتراق ذاتها - أكثر الاستراتيجيات فعالية من حيث التكلفة، وتشمل التوربات الغازية الحديثة مجموعة من التحسينات في التصميم والمراقبة التي تقل كثيرا عن تشكيل النيتروز مع الحفاظ على الكفاءة.

أجهزة الكمبيوتر الجاف ذات النيتروز

(أ) استخدام أجهزة إعادة تركيب الغاز المحتوية على أساس الأرض بشكل روتيني (د) منخفضة جداً (DLN) في نظم الاحتراق التي تُعدّ الوقود والهواء لخلق حرارة ثابتة، مما يقلل إلى أدنى حد من درجات الحرارة القصوى ويُقمع تكوين النيتروز الحراري.

Lean — Premixed Combustion with Fuel Flexibility

وتحتاج هذه العناصر بصورة متزايدة إلى مرونة لحرق تركيبات الغاز المختلفة (مثلاً، من مصادر الأنابيب المختلفة، أو الميثان الأحيائي، أو خلايا الهيدروجين) [وأجهزة الاحتراق ذات النطاق غير المتجانس يجري إعادة تصميمها مع [وقود متعدد الأطراف]

كابينة الكربون وتخزينه: من الطريق إلى نيت زيرو

وفي حين أن محطات الغاز الطبيعي تنبعث بأقل من نصف ثاني أكسيد الكربون في محطات الفحم، فإنها لا تزال تسهم في انبعاثات كربونية كبيرة. ] Carbon capture and storage (CCS)] هي التكنولوجيا الرئيسية لمعالجة هذه الانبعاثات من ثاني أكسيد الكربون التي توجد في مصدر معين، وقد تم نشر عدة نُهج للصيد على نطاق تجاري في تطبيقات الغاز الطبيعي.

بعد عملية الحرق

أفضل طريقة متطورة هي: احتجاز بعد الولادة باستخدام مذيبات (العملية الأحادية النطاق، أو MA، أو التركيبات المتقدمة)

Membrane and Hybrid Capture

Emerging membrane —based CO2 capture] systems use polymer or ceramic membranes with high CO2 permeability and selectivity. Recent breakthroughs in ]mixedmatrix membranes have improved performance at the low CO2 concentrations typicalb

هاء - التقاط الهواء المباشر (DAC)

Some natural gas operators are exploring direct air capture as a complement to on‐site CCS. While DAC currently costs $250-600 per tonne of CO2, its modularity allows plant owners to compensate residual emissions or produce negativecarbon electricity when combined with CCS. Legislative incentives, such as the U.S. IRS lotQ tax credit (up to expedite2]

المحاليل والمقلدات التالية

وإلى جانب المواد التقليدية المتعلقة بالتصنيف وإعادة التحريج، تعد موجة جديدة من المواد الحفازة والمتحفزة بمعالجة الملوثات المتعددة في آن واحد أثناء العمل في ظروف بسيطة.

أطباء منخفضون ومحللين للطوابق

(أ) عوامل التحفيز الموازية (مثلاً، النباتية، والفلاديوم، والروم ) المودعة على أساس دعم أكسيد المعادن، يتم تحقيقها على النحو الأمثل لخفض التركيزات غير المؤثرة، خلافاً لما تتطلبه درجات الحرارة أعلى من 300 درجة مئوية، [FLT: 150]

مواد ذات طابع مزدوج

ويقوم الباحثون بتطوير مواد ذات وظائف ثابتة [DMs] ] يمكن أن تلتقط وتحوّل بشكل حفاز نكساً وثاني أكسيد الكربون في عملية واحدة، ويمكن لهذه المواد - التي تتألف في كثير من الأحيان من أكسيد الكال أو ألكيلين - اللين - معادن مأخوذة بعامل حافز انتقالي لخفض الأوكسجين - أن تحل محل وحدات منفصلة من SCR و CCS في آن واحد.

الرصد الرقمي، وأجهزة الاستخبارات المالية، والصيانة الافتراضية

ولا تكون أجهزة التحكم في الانبعاثات فعالة إلا بقدر ما تكون الضوابط التي تحكمها. ] الرصد الرقمي والاستخبارات الاصطناعية ] تحول كيفية إدارة محطات الغاز الطبيعي لأداء الانبعاثات.

نظم رصد الانبعاثات المستمرة مع نظام الرصد الدولي

وتوفر نظم رصد الانبعاثات الحديثة المستمرة [(CEMS)] ] بيانات آنية عن النيتروز، وثاني أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون، وسقوط الأمونيا، ويمكن للمحللين الجدد الموجودين في المرفق ألف أن يكشفوا عن الانحرافات المفاجئة، ويحددوا عيوب المعدات التمكينية، ويحققوا أفضل قدر من التلقين في الوقت الحقيقي.

تحقيق الاستخدام الأمثل لـ FGD و SCR

(ب) يمكن لنظم التحكم بالتنبؤات النمطي ] لنظم تشويه الأعضاء التناسلية للإناث والارتفاع بالسكرتات أن تعدل بشكل مستقل معدلات الحقن، وتدفق الأمونيا، وتراكم الهيدروجين لتقليل الاستخدام المسبب للثدي إلى أدنى حد مع البقاء في حدود الانبعاثات المسموح بها.

سائقو الجهاز التنظيمي والاقتصادي

وتتأثر سرعة اعتماد تكنولوجيا مراقبة الانبعاثات تأثراً شديداً بالأطر التنظيمية والحوافز المالية.

المعايير المتعلقة بحماية البيئة

وتحتاج قواعد وكالة حماية البيئة في الولايات المتحدة Mercury and Air Toxics Standards (MATS)) و]Cross-State Pollution Rule (CSAPR)]) إلى تخفيضات كبيرة في انبعاثات غازات الدفيئة وثاني أكسيد الكربون في أسطول الغاز الطبيعي الحالي.

الائتمانات الضريبية وأسواق الكربون

وفي الولايات المتحدة، فإن الائتمان الضريبي الموسع الوارد في الفقرة 45Q ] (حتى 85 دولاراً للطن الواحد من أجل اتفاقية مكافحة التصحر، و60 دولاراً للطن الواحد من أجل احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه) يجعل من الاحتياطات النقدية قابلة للاستمرار اقتصادياً بالنسبة لكثير من محطات الغاز الطبيعي، وتوجد حوافز مماثلة في كندا (برنامج المنحة الخاص باتفاقية احتجاز ثاني أكسيد الكربون) وأوروبا (صندوق الابتكار التابع للاتحاد الأوروبي).

التحديات والتوقعات

ورغم التقدم السريع، لا تزال تكنولوجيات مراقبة الانبعاثات بالنسبة لمصانع الطاقة الغازية الطبيعية تواجه عقبات ذات مغزى. Methane slip] من إنتاج الغازات ونقلها في المراحل الأولى، رغم أن تحسين برامج الكشف عن التسرب والإصلاحات يشكلان جزءا من الحل. ]

غير أن مواصلة البحث والتطوير - مقترنة بسياسات داعمة وانخفاض التكاليف - توحي بنظرة مشرقة، ومن المرجح أن يشهد العقد القادم الانطلاق التجاري لنظم الحجز الهجينة التي تجمع بين الكمبيوت والمذيبات والمذيبات الصلبة، وكذلك

خاتمة

ومن شأن التقدم في تكنولوجيات مراقبة الانبعاثات أن يمكّن محطات توليد الطاقة الغازية الطبيعية من العمل بأعراض بيئية أقل من أي وقت مضى، ومن نظم التكيّف العالية الفعالية ونظم السحب، إلى أجهزة الاحتراق ذات المقياس المنخفض، وإلى احتجاز الكربون على نطاق صناعي، فإن كل تكنولوجيا تسهم في تكوين أسطول من الغازات أكثر نظافة واستدامة، ويزيد من تعزيز أداء عوامل التحفيز الرقمية، بل ويقلل من تكاليف التشغيل.