تُعد أجهزة تحليل الغازات ضرورية لضمان أنشطة صناعية أكثر اخضرارًا، لا سيما في المصانع الكيميائية وأعمال الأسمنت وصناعة المعادن والصناعات الغذائية. كما أنها ضرورية لإنتاج الطاقات النظيفة الحالية والطاقات المتجددة المستقبلية. من خلال تحسين مراقبة الانبعاثات والتحكم فيها على النحو الأمثل، يساعد تحليل الغازات على الحد من الملوثات الجوية وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري (GHG)، وبالتالي تعزيز بيئة أكثر صحة تحترم الطبيعة.
لا يزال الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وغازات الاحتباس الحراري الأخرى مصدر قلق كبير للمصنعين. وعلى خلفية تشديد اللوائح البيئية في جميع المجالات، تم إعطاء زخم جديد للعمل على الحد من تأثير تغير المناخ.
على سبيل المثال، يهدف إصلاح سوق الكربون الذي اعتمده البرلمان الأوروبي في أبريل/نيسان 2023 إلى خفض مخصصات الانبعاثات للصناعة بنسبة 62% بحلول عام 2030 مقارنة بمستويات عام 2005، مما يدل على الرغبة القوية في تسريع التحول البيئي.
لا تزال المبادرات العالمية، مثل اتفاقية باريس، تلعب دورًا محوريًا في زيادة الوعي والتعبئة ضد الاحتباس الحراري. واستجابةً لذلك، تتزايد الضغوط على الشركات المصنعة لتقليل انبعاثاتها الملوثة للبيئة والانخراط بنشاط في ممارسات مسؤولة بيئيًا.
تؤكد الإحصاءات الأخيرة هذا الاتجاه، حيث تُظهر انخفاضًا كبيرًا في الانبعاثات في القطاع الصناعي، ويرجع الفضل في ذلك على وجه الخصوص إلى زيادة الاستثمار في الطاقات النظيفة والمتجددة.
يُعد تحليل الغازات أداة قيّمة في مكافحة تغير المناخ، حيث يوفر للشركات وسيلة لتحديد كمية انبعاثاتها الضارة والحد منها بشكل فعال. لا يساهم هذا النهج في تحسين الامتثال البيئي فحسب، بل يساعد أيضًا على تحسين العمليات الصناعية من أجل إنتاج أقل استهلاكًا للطاقة وأكثر استدامة.
طورت شركة فوجي إلكتريك، وهي شركة عالمية خبيرة في تحليل الغاز، استراتيجية لمساعدة المصنعين على تقليل بصمتهم الكربونية من خلال أربع استراتيجيات:
من خلال الجمع بين حلول تحليل الغاز، يمكن للشركات الصناعية أن تجعل عملياتها أكثر صداقة للبيئة. ويمكنها أيضًا تحسين عملياتها. تمكنهم هذه الميزة المزدوجة من تقليل استهلاك الطاقة وزيادة عوائد الإنتاج.
لتوليد الطاقة الحرارية اللازمة للعمليات الصناعية، تستخدم الغلايات تفاعلات الاحتراق، التي تمزج الوقود مع الأكسجين من الهواء لإحداث تفاعل طارد للحرارة. ويطلق هذا التفاعل الطاقة في شكل حرارة، والتي تنتقل بعد ذلك إلى سائل نقل الحرارة، وعادةً ما يكون الماء أو البخار، الذي يدور عبر أنظمة الغلايات.
ومع ذلك، تتطلب هذه الغلايات كمية كبيرة من الوقود، وتمثل مخاطر محتملة على السلامة وتنتج انبعاثات ضارة مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2).
قبل إدخال أجهزة تحليل الغاز، كانت أنظمة التدفئة هذه تحتوي على نسبة عالية من الوقود إلى الأكسجين الزائد عن الهواء لتجنب الظروف الخطيرة التي يمكن أن تؤدي إلى انفجارات. وكانت هذه الطريقة غير فعالة للغاية وتزيد من استهلاك الوقود. بالإضافة إلى ذلك، فإن الأكسجين الزائد (O2) يتفاعل أيضًا مع النيتروجين والكبريت الموجود في الوقود، مما يولد انبعاثات غير مرغوب فيها مثل أكاسيد النيتروجين (NOx) وأكاسيد الكبريت (SOx).
يعد التحليل الدقيق للغازات، وخاصة O2 والمركبات الناتجة عن الاحتراق مثل أول أكسيد الكربون (CO)، أمرًا ضروريًا. فهو يمكّن من تحسين النسبة بين الهواء والوقود. وهذا يضمن تفاعل احتراق متكافئ أكثر كفاءة.
يساعد التحكم في الاحتراق الشركات الصناعية على تلبية المعايير البيئية. وينطوي ذلك على تقليل استهلاك الوقود، مما يؤدي إلى انخفاض انبعاثات أكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون. وفي الوقت نفسه، يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
لطالما تم الاعتراف بتكنولوجيا محلل الاحتراق القائم على أكسيد الزركونيوم لمراقبة تركيز الأكسجين في الاحتراق. أحد الأمثلة على ذلك هو محللالاحتراق ZFK/ZKM من Fuji Electric، الذي يوفر نتائج موثوقة ودقيقة. وعلاوة على ذلك، فإنه يتفاعل بسرعة مع التغيرات في ظروف الاحتراق، مثل التقلبات في تدفق الغاز والضغط ودرجة الحرارة.
يمكن إضافة وحدات التحكم في عملية PSC بسهولة لتوفير حل كامل للتحكم في الاحتراق لتحسين الاحتراق وسلامة الغلاية الصناعية الخاصة بك.
توفر تقنية الصمام الثنائي الليزري القابل للضبط (TDL) قياسًا أسرع، خاصةً بالنسبة لثاني أكسيد الكربون، من خلال توفير متوسط على مسار القياس بدلاً من نتيجة نقطة واحدة.
يوفر محلل غاز ثاني أكسيد الكربون + أول أكسيد الكربون (O2) من فوجي إلكتريك ZSS-6 ثنائي الشعاع حلًا متكاملاً لهذا التطبيق، حيث يمكن تهيئته لقياس كل من الأكسجين (O2) وأول أكسيد الكربون (CO) دون الحاجة إلى أجهزة تحليل منفصلة.
يمكن أيضًا دمجه مع قياس الميثان CH4، مما يوفر قياسًا سريع الاستجابة للسلامة في أنظمة التدفئة والغلايات التي تعمل بالغاز الطبيعي.
يلعب تحليل الغاز دورًا حيويًا في تحسين الاحتراق. يقلل الاحتراق الفعال من إنتاج الانبعاثات الضارة، مما يساعد على تحسين جودة الهواء وحماية البيئة.
كما أنه يحسن كفاءة الطاقة في الغلايات، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الوقود. ولهذه الآلية تأثير مباشر على خفض تكاليف التشغيل في المحطات.
وبالإضافة إلى الغلايات، تُستخدم هذه الممارسة في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية، مثل الأفران الصناعية والتوربينات الغازية ومحركات الاحتراق الداخلي، وكذلك في العمليات التي تتطلب تسخينًا بدرجة حرارة عالية.
كما تستفيد قطاعات مثل إنتاج الأسمنت والمعادن وتوليد الطاقة ولب الورق والورق والصناعات الكيميائية والبتروكيماوية من إدارة الاحتراق المحسنة.
إن تحسين كفاءة الطاقة وتقليل الانبعاثات الضارة والتحكم في درجة الحرارة بشكل أفضل يعني عمليات أكثر أمانًا واقتصادية وصديقة للبيئة.
أجهزة تحليل الغازات هي حجر الزاوية في تنظيف الغازات. وينطوي ذلك على تصفية الملوثات وإزالة المواد الضارة من غازات وأدخنة العمليات قبل انبعاثها من الصناعات.
تشمل عمليات تنظيف الغاز النموذجية ما يلي:
معالجة إزالة أكاسيد النيتروجين عن طريق الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR) أو الاختزال الانتقائي غير التحفيزي (SNCR ): تهدف هذه العملية إلى تقليل أكاسيد النيتروجين (NOx) الموجودة في غازات المداخن، وغالبًا ما تستخدم الأمونيا أو اليوريا كمختزل. تتسرب كمية زائدة من الكاشف إلى أعلى المدخنة على شكل أمونيا.
معالجة إزالة أكسيد الكبريت عن طريق إزالة الكبريت من غاز المداخن (FGD): تتضمن هذه التقنية إزالة ثاني أكسيد الكبريت (SO2) من غازات المداخن، وهي عملية رئيسية في مكافحة التلوث الحمضي. وغالباً ما تتم هذه المعالجة الرطبة لغازات المداخن عن طريق حقن معلق من الجير أو الحجر الجيري في الغازات لترسيب ثاني أكسيد الكبريت في شكل كبريتات.
احتجاز الكربون وتخزينه (CCS): تتضمن هذه العملية التقاط ثاني أكسيد الكربون (CO2) من العمليات الصناعية أو عمليات الطاقة، ونقله إلى موقع تخزين (عادةً ما يكون تحت الأرض في حقول النفط أو الغاز السابقة) والتخلص منه بأمان.
ومن خلال التقاط ثاني أكسيد الكربون وتخزينه، تمنع هذه التقنيات انبعاث غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي، مما يساعد على مكافحة تغير المناخ. كما أنها تتيح إمكانية إعادة استخدام ثاني أكسيد الكربون المحتجز في عمليات صناعية أخرى.
تلعب أجهزة تحليل الغازات دورًا رئيسيًا في معالجة أكاسيد النيتروجين (DeNOx)، والتي تهدف إلى تقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين (NOx) في الغلاف الجوي.
على وجه الخصوص، يؤدي قياس الأمونيا الزائدة (NH₃) باستخدام أجهزة تحليل ليزر الصمام الثنائي القابل للضبط (TDL) مثلمحلل غازات الليزر ZSS دورًا حاسمًا في ضبط المعالجة الكيميائية في عمليات التنقية.
توفر أجهزة تحليل الغازات هذه تقييماً دقيقاً للغاية لا يضمن فقط كفاءة أنظمة SCR وSNCR ولكن أيضاً يمنع تراكم النيتروجين الذي يمكن أن يؤدي إلى ترسبات وتآكل المعدات.
تتميز أجهزة تحليل الغازات بالأشعة تحت الحمراء من Fuji Electric بقدرتها على قياس مستويات أكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت في وقت واحد. وتتيح هذه الأجهزة إمكانية التحكم بشكل أكثر صرامة وشمولية في جودة الانبعاثات، وتساعد على ضبط عملية التنقية بدقة أكبر.
يعد محلل الغاز ضروريًا لإزالة الكبريت من غاز المداخن (DeSOx)، وهي ممارسة حاسمة لتقليل الانبعاثات الملوثة من المنشآت الصناعية.
وعلى وجه الخصوص، توفر تقنية الجيل التالي من أجهزة تحليل ليزر الصمام الثنائي القابل للضبط (TDL)، مثل تلك التي طورتها شركة فوجي إلكتريك، حلاً متقدمًا لهذا التطبيق. تتيح أجهزة التحليل هذه إمكانية الرصد المستمر في الموقع لانبعاثات ثاني أكسيد الكبريت (SO2) للتحكم في عمليات إزالة أكاسيد الكبريت وتحسينها.
تتعدد مزايا أجهزة تحليل غازات إزالة الكبريت من غاز المداخن DeSOx.
أولاً، تسمح قدرتها على توفير قياسات دقيقة وفي الوقت الحقيقي لثاني أكسيد الكبريت للمشغلين بتعديل عملية إزالة الكبريت بسرعة لضمان أقصى قدر من الكفاءة، وتقليل استهلاك الكواشف والتكاليف التشغيلية.
ثانيًا، وبفضل تقنية القياس المباشر في الموقع، تقلل أجهزة التحليل هذه من مخاطر الخطأ المرتبط بجمع العينات ونقلها، مما يحسن موثوقية البيانات.
والأكثر من ذلك، تضمن متانة هذه الأنظمة وصيانتها المبسطة توافرًا عاليًا وعمر خدمة طويل، مما يقلل من وقت التعطل غير المخطط له وتكاليف الصيانة.
تهدف هذه الطرق إلى الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون عن طريق التقاط غازات الاحتباس الحراري من المصدر، على سبيل المثال في محطات الطاقة، ثم تخزينها تحت الأرض أو في البحر. وتعد أجهزة تحليل الغاز أدوات أساسية لتحسين عمليات احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه.
من بين التقنيات المتاحة، تتميز أجهزة تحليل الغازات بالأشعة تحت الحمراء من Fuji Electric بقدرتها الاستثنائية على مراقبة تركيب الغاز بتفاصيل دقيقة.
هذه المعدات المتطورة قادرة على الكشف بدقة عن المكونات الغازية المختلفة مثل ثاني أكسيد الكربون، سواء بتركيزات مئوية أو بمستويات أجزاء من المليون.
هذه الدقة أساسية في قياس الكفاءة التي تتم بها معالجة غازات المداخن، مما يضمن التقاط أكبر قدر ممكن من ثاني أكسيد الكربون. وبالإضافة إلى ذلك، فإن أجهزة التحليل هذه ضرورية لتقييم نقاء ثاني أكسيد الكربون قبل تخزينه، وبالتالي ضمان سلامة وكفاءة احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه على المدى الطويل.
مع اعتبار مكافحة تغير المناخ أولوية دولية، أصبحت اللوائح المتعلقة بانبعاثات غازات الاحتباس الحراري (ثاني أكسيد الكربون CO2، والميثان CH4، وأكسيد النيتروز N2O) صارمة بشكل متزايد في جميع أنحاء العالم. وينطبق الأمر نفسه على الملوثات مثل أكاسيد النيتروجين أكاسيد النيتروجين NOx وأكاسيد الكبريت SOx وأول أكسيد الكربون CO، وهي ملوثات ضارة بالبيئة.
أصبحت مراقبة الانبعاثات الناتجة عن الاحتراق إلزامية الآن، ليس فقط للامتثال للمعايير البيئية، ولكن أيضًا لإنقاذ كوكبنا.
ومن خلال مراقبة هذه الانبعاثات، يمكن للصناعات أن تُظهر اهتمامها بالبيئة وتقليل بصمتها الكربونية.
لضمان الامتثال للوائح، يعد نظام المراقبة المستمرة للانبعاثات (CEMS ) ضروريًا لقياس جميع المكونات الضرورية لانبعاثات الهواء الصناعية. يجب أن يوفر هذا النظام الدقة والتكرار عند قياس الملوثات المتعددة.
تستخدم أجهزة تحليل الغاز من Fuji Electric مجموعة متنوعة من تقنيات الاستشعار لقياس مكونات الغاز. واعتمادًا على التطبيق الصناعي، يمكن أن توفر أجهزة تحليل الغاز هذه إما توفير جميع القياسات اللازمة في جهاز واحد أو استخدام تقنيات مختلفة مدمجة في نظام تحليل غاز مخصص كامل. على سبيل المثال، يمكن لجهاز تحليل الغازات المتعددة بالأشعة تحت الحمراء ZKJ مراقبة خمسة غازات في وقت واحد، مع اختيار المكونات بما في ذلك O2 وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وأكسيد الكبريت وأكسيد النيتروجين والميثان وأكسيد النيتروز.
أصبح اعتماد أنظمة تحليل الغازات المعتمدة من MCERTS وQAL1 أمرًا ضروريًا من أجل الامتثال للمتطلبات التنظيمية بشأن الانبعاثات الصناعية. تضمن هذه الشهادة قياسًا دقيقًا وموثوقًا للانبعاثات، وهو معيار أساسي لمشغلي المنشآت الصناعية الراغبين في الامتثال للمعايير البيئية الحالية.
وبالاقتران مع نظام فوجي إلكتريك للحصول على البيانات ومعالجتها، يمكن إبلاغ السلطات ببيانات انبعاثات الهواء التنظيمية والحسابات والتقارير.
في عالمٍ يبحث باستمرار عن مصادر طاقة نظيفة ومستدامة، يقع إنتاج الهيدروجين (H2) في قلب الابتكار في مجال الطاقة.
تعمل الصناعات على تنويع مصادر الطاقة من خلال دمج الهيدروجين بقوة في خطوط إنتاجها لتلبية الطلب المتزايد.
ومع ذلك، ولضمان استخدام الهيدروجين بفعالية كوقود عالي الجودة، من الضروري التحكم في نقاوته. ويلعبمحلل الغازات الموصلة الحرارية ZAF من فوجي إلكتريك دورًا رئيسيًا في هذا الأمر.
جهاز القياس هذا هو أحدث الحلول التقنية للكشف والمراقبة الدقيقة للهيدروجين في مختلف مراحل إنتاجه. من خلال توفير المراقبة المستمرة لتركيزات الغاز، ينظم هذا المحلل الغلاف الجوي في المنشآت الحرجة مثل مولدات الهيدروجين وعمليات إعادة التشكيل بالبخار. يضمن محلل ZAF الدقة العالية المطلوبة للحفاظ على جودة الهيدروجين المنتج.
تلعب أجهزة تحليل الغازات دورًا حيويًا في تطوير الطاقات النظيفة والمتجددة من خلال ضمان المراقبة الدقيقة والموثوقة للانبعاثات، وهو أمر ضروري لتحسين العمليات وضمان الكفاءة البيئية لتقنيات الطاقة الناشئة.
للتحكم في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، من الضروري استخدام أجهزة تحليل الغازات في القطاع الصناعي.
سواء في مجال المواد الكيميائية أو إنتاج الأسمنت أو المعادن أو معالجة الأغذية أو تطوير الطاقات الخضراء والمتجددة، فإن أدوات القياس هذه ضرورية.
فهي تتيح إدارة الانبعاثات بدقة وكفاءة، مما يساعد على تحسين جودة الهواء وتعزيز العمليات الصديقة للبيئة. أولاً وقبل كل شيء، توفر أجهزة تحليل الغاز هذه حلولاً متقدمة للتحكم في الاحتراق، مما يقلل بشكل كبير من الانبعاثات الضارة ويزيد من كفاءة الطاقة. كما أنها تسهل أيضاً تنظيف الغاز واحتجاز الكربون، وهما عنصران أساسيان في الحد من البصمة البيئية. ومن خلال المراقبة المستمرة لانبعاثات غازات المداخن والملوثات الجوية، فإنها تضمن عمليات صناعية نظيفة.
كما لا يمكن إنكار مساهمتها في التنمية المستدامة والطاقة المتجددة. ويتطلب تحسين جودة الهواء مجموعة من تقنيات الكشف المتطورة التي تقدم حلولاً مثالية وفعالة من حيث التكلفة لكل حاجة محددة.
من خلال اعتماد هذه الاستراتيجيات البيئية، لا يمكن للمصانع والشركات الصناعية تقييم تأثير أنشطتها على البيئة بدقة فحسب، بل يمكنها أيضًا أن تلعب دورًا فعالاً في مكافحة تلوث الهواء.
وتؤدي هذه الجهود المشتركة إلى مستقبل نتمتع فيه جميعًا بجو صحي هو أساس التنمية المستدامة الناجحة.
يمكّن دمج التقنيات المتقدمة الصناعات من تقليل بصمتها الكربونية إلى الحد الأدنى مع تحسين كفاءتها التشغيلية.
من خلال الاستثمار في حلول تحليل الغاز، لا يمكن للشركات الصناعية الامتثال للمعايير البيئية الصارمة فحسب، بل يمكنها أيضًا أن تلعب دورًا فعالاً في الحفاظ على كوكبنا.
