創新推動煙氣處理

排放監測和減排專家為共同目標而組成工作伙伴,發展創新物料去處理煙氣排放中的污染物。

Lhoist 是一間來自比利時的家族公司,商業策略重量級投放在創新科技上,在提供產品和解決方案於煙氣處理 (Flue Gas Treatment,簡稱 FGT) 方面,佔據世界領導地位。Johan Heiszwolf 是 Lhoist 的環境應用研發總監,而 Antti Heikkilä 是氣體分析儀生產商 Gasmet 科技公司 (芬蘭) 的代表,他們將會在以下文章解釋 Lhoist 怎樣不斷投資在創新科技上,在廣泛領域的市場上促使令人鼓舞的增長,尤其是煙氣處理方面。

Lhoist 與 Gasmet 位於比利時的分銷商 Kelma NV 緊密合作,並成立實驗室、發展試驗規模以及建立流動進程監測能力,評估仍在研發階段的煙氣處理產品,或在客戶的場地示範現有煙氣處理產品的效能。

Lhoist 背景

Lhoist 的起源追溯到 1889,當時 Hippolyte Dumont 在比利時開設工廠。由那時起公司拓展業務到全球:在 1926 年創辦人的女婿 Léon Lhoist 在法國先發展勢頭,在比利時及法國再進一步購置石灰、石灰岩和白雲石廠。今時今日,Lhoist 已是帶領全球石灰、白雲石及礦物質生產的生產商,在歐洲、美州及亞洲也有設備。

經過 35 年,Lhoist 的生產量日漸顯著增長,Lhoist 現有超過 100 套設備,分佈 25 個國家,聘請來自約 40 個不同國籍的 6000 名僱員。

石灰、黏土和這些物料的衍生物廣泛用於各行各業,包括農業、建築業、石油然氣行業、化學物、玻璃、金屬,而環境保護方面有水、污水及煙氣處理。

煙氣處理市場在近幾十年來大幅增長,促使更高環境標準,在工業進程上建立強制排放限的法規。這些法規推動 Gasmet 的業務增長,因為全球進程操作人員為了展示遵循排放限而尋找可同一時間監測多項氣體的 FTIR 分析儀。

Lhoist 的市場之所以多元化其中一個原因是公司致力推動創新科技。企業創新科技中心 (Business Innovation Centre,簡稱 BIC),僅僅在布魯塞爾外圍,眾所周知稱為「360 度人才孵化器」,因為許多集團的新成員投放時間在企業創新科技中心,學習集團文化及其核心競爭力。企業創新科技中心工作人員來自 15 個不同國家,將焦點放在研發、知識產權及策略行銷,付出時間去鑽研新科學方案來迎接商業挑戰。如此高度關注無機及應用研究是 Lhoist 穩居主要市場首位的其中一個方向,確保創新科技持續推動公司增長。

 

煙氣處理研究

Sorbacal®是首個產品系列的其中一個產品,由vLhoist 企業創新科技中心發展,用於燃燒廠,例如發電站和廢物焚化爐,清除氣體排放中的主要酸性污染物 (硫氧化物 Sox、氯化氫 HCl 及氟化氫 HF)。Sorbacal® 產品系列中有多種不同產品被發展,迎合不同進程的需要。例如,Sorbacal® SP/SPS 的微粒表面面積及孔隙容量比起標準含水石灰大得多,用於特別需要增強性能的應用上。

龐大數量的測試已被進行來檢討具潛力的新產品,對於煙氣處理來說,產品能夠有效清除污染氣體是關鍵。企業創新科技中心實驗室因此發展出能夠產生含有酸性氣體 (二氧化硫 SO2 及氯化氫 HCl) 的人造混合煙氣,另外混入氮氣 N2、氧氣 O2、二氧化碳 CO2、水份 H2O 及氮氧化物 NOx。人造煙氣的氣體成份利用質量流速控制器來嚴謹控制,確保每件產品進行評估時能準確地比較氣體處理前及處理後。

不同氣體分析儀起初用作測量各種氣體。例如,紅外分析儀用於測量二氧化硫 SO2,可是樣氣必須除水才能進入這儀器作分析,而且有些二氧化硫 SO2 會因此流失。在 Lhoist 從事煙氣處理高級研究工程師的 Alain Brasseur 表示:『這分析方法使工作複雜起來,並且引致延誤。再者,HCl 需另行操作,時間再被拖延作測試,亦增加了實驗誤差的可能性。FTIR 的主要優點是能夠同時測量 SO2 及 HCl,而又不用從樣本中除水。』

有鑑於此,來自 Gasmet 當地分銷商 Kelma 的 Bart De Backer 被聯絡上,並被要求提供有關利用 FTIR作多項氣體監測的資料,企業創新科技中心實驗室便採用了 Gasmet DX4000 分析儀。與此同時,員工發展一台自動系統來進行測試,而 FTIR 因有著幾乎實時監測多項氣體的能力,便可與此系統聯合作測試,實驗室的生產量增加了 10 倍。Alain Brasseur 表示:『採用 Gasmet FTIR 給予我們對吸附劑的特性有更大的啟發,有助我們的發展項目向前邁進重大一步。由於生產力激增,我們能夠在短時間內檢視大量樣本,讓我們在初階便能去掉一些不符合性能規格的產品。』

實驗室試驗有效地評估吸附劑的固有能力,如果它們表現理想,會在試驗工場繼續評估程序,在模擬操作條件下評估性能。試驗工場亦是由 Lhoist企業創新科技中心發展,能夠產生混合氣體並在攝氏180度形成蒸汽去模仿具腐蝕性排放。試驗工場亦可在不同氣體濃度及溫度等動態條件下測量吸附劑性能。

試驗工場備有兩台獨立機器,每台機器可覆蓋廣闊範圍的條件來產生動態排放。比較舊的那台機器的排放,以 Gasmet DX4000 加熱多項氣體分析儀來監測。新的試驗機器由 Gasmet 固定式連續排放監測系統 (Continuous Emissions Monitoring System,簡稱 CEMS) 來監測,利用加熱切換取樣系統來同時分析處理前及處理後的氣體。

除了吸附劑的化學特性,Lhoist 亦非常強調它的物理特性。例如,乾粉狀產品的顆粒是夠幼細作反應,而又不會細到對粉粒的流動表現造成負面影響。

除了實驗室和試驗工場的設備外,Lhoist 亦有發展流動系統,可以在客戶的工場操作。傳統上,這必須運用到大卡車。然而,多得便攜式 FTIR 分析儀本身結構緊湊而成,而且 KELMA 所提供的兩台 Gasmet DX4000 便攜式 FTIR 分析儀定製了堅固耐用的運送箱,監測設備可以簡易快速地送往全球客戶的工場,從此再不需要動用到大卡車。FTIR 分析儀可在客戶的工場作全面遙控操作。例如,在最近的試驗中,兩台 FTIR 分析儀安裝在美國的一個廠房,測量出入口的氣體成份,卻在比利時遙控監測。KELMA 的專家可以登入 FTIR 分析儀,進行軟件更新及標定。

現場監測由 Lhoist 技術人支援隊伍進行:

  • 示範增強了性能的 Sorbacal®產品
  • 向客戶展示如何將處理效率擴到最大
  • 幫助客戶解決減排問題

現場示範的好處是可展示 FTIR 氣體分析的能力強勁。

FTIR 氣體分析的優點

FTIR (傅立葉轉換紅外,Fourier Transform InfraRed) 是尖端科技,能夠定量及定質分析樣氣。這儀器的主要特徵是能夠同一時間監測多項化合物。Gasmet FTIR 分析儀可以測量幾乎任何氣體,針對排放監測市場而已經發展多年。這意味著它們是極之堅固,無論是固定式或便攜式同樣可靠。不過,對於環境應用上主要的好處在於能夠分析濕熱而又具腐蝕性混合氣體。

公司生產的所有 FTIR 儀器,有固定或和便攜式,分析儀的核心是完全相同,換句話說,它們可以利用相同軟件操作,無需額外訓練,結果可直接比較。

Gasmet 分析儀的用戶可利用 CalcmetTM 軟件分析樣本光譜,對於預先選擇的化合物提供幾乎實時數據。不過,已記錄的光譜可以保留,透過與參考光譜作比較來辨識「未知」,追溯分析已記錄的光譜中的化合物不需要與測量時的一樣。例如,Lhoist 現在在許多測量中加入三氧化硫 SO3 作分析,亦可研究過往測量中的三氧化硫 SO3 讀數。這裡強調 FTIR 重要的優點,當例如因應新法規所需而測量新化合物時,不需要額外添加硬件,所以可免去額外成本。

Gasmet FTIR 儀器與許多傳統氣體分析儀不同之處就是不需要定期重新標定。每天以零氣 (氮氣) 作背景光譜測量已足夠保持測量準確度。當儀器被製造時,被分析的氣體在廠內測量成參考光譜,這些光譜不會漂移,可取替定期量程標定。

Alain Brasseur 從 Lhoist 的遠景來說:『能夠用於腐蝕性濕氣體很明顯是主要優點,因為我們恆常分析超過 10 種氣體。使用一台分析儀使監測變得簡單。』

『Gasmet 分析儀的大小亦是我們的主要優點,它們怡好套入安裝在一般實驗室通風櫃的自動測試系統;便攜式設備容易運送到遙遠的客戶工場。』

『我們已發現儀器是極為可靠,而且保養需求低。還有,Gasmet 及 Kelma 的支援是非常好,設備可以透過網絡由布魯塞爾連接到海外儀器,是重大好處。』

總的來說,Lhoist 對煙氣處理產品作出檢討是有可能的,只需給予一班有才能的國際級專家自由去創作,與此同時,與志同道合的技術領袖,例如 Gasmet,成為合作伙伴。

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