خصائص الغاز وطرق المعالجة في فرن الجير

تُعتبر أفران الجير معدات مهمة في إنتاج الجير، حيث تعمل عن طريق تحلل الحجر الجيري إلى جير حي وثاني أكسيد الكربون من خلال درجات حرارة عالية. ومع ذلك، أثناء عملية إنتاج فرن الجير، سيُنتج الكثير من غاز العادم الذي يحتوي على العديد من المواد الضارة، مما يتسبب في تأثيرات خطيرة على البيئة والصحة العامة. لذلك، كيف يمكن التعامل مع دخان فرن الجير وتقليل تأثيره على البيئة أصبح قضية بيئية مهمة.

خصائص غاز العادم في إنتاج فرن الجير

أولاً، يجب أن نفهم خصائص دخان فرن الجير. يتألف غاز المداخن من فرن الجير بشكل أساسي من ثاني أكسيد الكربون، وأول أكسيد الكربون، وأكاسيد النيتروجين، وأكاسيد الكبريت، والمواد الصلبة المعلقة، وما إلى ذلك. من بينها، فإن ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون هما الغازان الدفيئان الرئيسيان، اللذان لهما تأثير مهم على التغير المناخي. أما أكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت فهي الملوثات الهوائية الرئيسية، والتي تسبب ضرراً خطيراً لصحة الإنسان والبيئة. المواد الصلبة المعلقة يمكن أن تؤدي إلى تدهور جودة الهواء وتعتبر ضارة بنظام التنفس البشري. بشكل عام، هناك الخصائص التالية:

ل محتوى رطوبة عالي

يبلغ محتوى الرطوبة في الحجر الجيري الخام والفحم حوالي 5٪، ويتم إنتاج بخار الماء المتناظر أثناء التجفيف في قسم التسخين المسبق، ويمكن أن يصل نقطة الندى إلى 60-70 درجة مئوية. عندما يكون درجة حرارة غاز المداخن أقل من درجة نقطة الندى، فمن السهل حدوث الندى في الأنابيب ومرشح الغبار، مما يؤدي إلى لزوجة.

ل درجة حرارة عالية

في الإنتاج الفعلي، سيتم السيطرة على غاز العادم ضمن نطاق 200℃، مع تذبذب معين في دورة التغذية، درجة الحرارة المنخفضة جدًا ستسبب التكثيف، ودرجة الحرارة المرتفعة جدًا ستؤدي إلى هدر الطاقة، وفي الحالات الخاصة، قد يتم قطع المادة لتصل إلى 350℃.

ل ملوث بالغبار

تختلف أنواع المواد ومميزاتها ودرجة التجفيف، وبالتالي ستعتمد كمية الغبار الموجودة في غاز العادم على هذه العوامل أيضًا.

ل وجود ثاني أكسيد الكبريت

يوجد ثاني أكسيد الكبريت في غاز العادم الناتج عن إنتاج مصانع الأفران الجيرية، والبيئة الرطبة ستؤدي إلى تآكل المعدات والمادة المرشحة. معظم ثاني أكسيد الكبريت يأتي من حرق الفحم ذي المحتوى العالي من الكبريت.

طريقة معالجة غاز العادم

1. طريقة الغسيل:

طريقة الغسيل هي إذابة المواد الضارة في غاز العادم بالماء عن طريق رش السائل، ثم إزالة المواد الضارة المذابة في الماء من خلال الترسيب والترشيح وغيرها من الخطوات. يمكن لهذه الطريقة أن تزيل بفعالية الجزيئات وبعض الغازات الضارة في غاز العادم، ولكن المياه المستعملة تحتاج إلى معالجة إضافية، وإلا فإنها ستصبح تلوثًا ثانويًا للبيئة.

2. طريقة الامتصاص

تعمل طريقة الامتصاص باستخدام مادة امتصاص حيث يتم امتصاص المواد الضارة في غاز العادم على المادة الامتصاصية، ومن ثم إزالة المواد الضارة الامتصاصية من خلال التجديد أو الاحتراق وما إلى ذلك. يمكن لهذه الطريقة أن تزيل بشكل فعال أكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت من غاز العادم، لكن عمر المادة الامتصاصية محدود ويجب استبدالها بانتظام.

3. تقنية إزالة الكبريت وخفض النيتروجين

هذه تقنية معالجة متقدمة للغازات المنبعثة، يمكنها إزالة أكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت في غاز العادم في نفس الوقت. يشمل هذا الأسلوب بشكل أساسي التنقية الرطبة والتنقية الجافة؛ حيث تمر غازات العادم عبر محلول التنقية الرطب مما يجعل أكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت تتفاعل مع محلول التنقية لإنتاج كبريتات ونترات. أما التنقية الجافة فتمر عبر محفز، حيث تتفاعل أكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكبريت والنيتروجين.

4. تقنية إزالة الغبار الكهربائية

تقنية إزالة الغبار الكهربائية تعتمد على حقل كهربائي عالي الجهد، مما يجعل الجزيئات في غاز العادم مشحونة، ومن ثم من خلال تأثير قوة الحقل الكهربائي يتم امتصاص الجزيئات المشحونة على لوحة الإلكترود لتحقيق هدف إزالة الجزيئات. يمكن لهذه الطريقة أن تزيل الجزيئات في غاز العادم بكفاءة، لكن استهلاكها للطاقة مرتفع.

بما أن الفرن العمودي للجير المشتعل المختلط ينتمي إلى الاحتراق عند درجات حرارة منخفضة، فإن أكاسيد النيتروجين تكون ضمن النطاق الطبيعي في الظروف العادية. معالجة الغاز المنبعث تتطلب فقط إزالة الغبار والتخلص من الكبريت. لإزالة الغبار يتم استخدام مجمع الغبار الدوامي أو مرشح الغبار النبضي بالجيب عادةً. أما بالنسبة للتخلص من الكبريت، فيُستخدم غالبًا طريقة التخلص الثنائية القلوية باستخدام الجير والقلويات الصودية (Na2CO3 أو NaOH) كعامل للتخلص من الكبريت. يتم تدوير محلول التخلص خارج البرج. بعد معالجة غاز العادم، يكون تركيز المواد الصلبة ≤10mg/Nm3 وثاني أكسيد الكبريت ≤50mg/Nm3، مما يتوافق مع معايير الانبعاثات. يتم إعادة تدوير الكبريت المحايد بعد الترسيب وإعادة التكوين، ويكون الراسب هو الجبس الذي يتم تصفيته باستخدام الصحون الإطارية وتصبح مواد بناء.