Zloženie spalín z koksárenskej pece: Príručka pre kontrolu emisií na základe údajov

Skúška komína pre koksárenskú batériu vracia 11,4 % CO2 a 2,8 % O2 na suchom základe, ale systém úpravy spalín bol navrhnutý okolo 9,0 % CO2 a 4,5 % O2. Teraz sa musí zmeniť veľkosť prívodu činidla a zväčšiť objem katalyzátora SCR, čím sa pridajú týždne výpadku. Ide o náklady na liečbu zloženie spalín z koksárenskej pece ako predpoklad namiesto nameraného návrhového vstupu.

Táto príručka uvádza základnú líniu surového plynu, čísla spalín po spaľovaní a priame prepojenie medzi každým meraným komponentom a čistiacim zariadením vybraným pre koksovňu. Je napísaný pre inžinierov závodu, manažérov EHS a konštruktérov EPC, ktorí potrebujú obhájiteľný základ pre prácu v oblasti kontroly emisií.

Surový koksárenský plyn a spaliny nie sú ten istý prúd

Surový koksárenský plyn je palivový plyn čerpaný z koksovacej komory, zatiaľ čo spaliny z koksárenskej pece sú výfukové plyny, ktoré vznikajú pri spaľovaní paliva vo vykurovacích stenách batérie a tieto dva prúdy potrebujú úplne odlišné analytické rámce.

Surový COG opúšťa pece pri teplote približne 700-800 °C a nesie vodík, metán, oxid uhoľnatý, C2 uhľovodíky, dechtové pary, BTX aromáty, naftalén, sírovodík a amoniak. Má výhrevnosť 17 – 19 MJ/Nm3, je jedovatý, na vzduchu je výbušný v rozsahu približne 4 % až 30 % objemu a pred vypálením musí prejsť separáciou dechtu, premývaním amoniakom a odsírením. Po zariadení na výrobu vedľajších produktov si čisté palivo zachováva charakter bohatý na vodík, ktorý určuje jeho správanie pri spaľovaní.

Keď palivo vstúpi do dymovodov, spaľovanie premení nosiče energie na stabilné produkty: častice síry oxidujú na SO2, dusík prechádzajúci spaľovacím vzduchom v podstate nezmenený a vodíková frakcia sa stáva vodnou parou. Vo výslednom prúde dominuje inertný plyn, a to je prúd, na ktorom sa meria súlad so životným prostredím.

Základné zloženie koksárenského plynu pred spaľovaním

Vyčistený koksárenský plyn obsahuje približne 50 až 60 % vodíka, 25 až 30 % metánu, 5 až 10 % oxidu uhoľnatého, 2 až 3 % oxidu uhličitého, 2 až 5 % dusíka a 1 až 3 % objemových uhľovodíkov a stopových plynov.

Tabuľka nižšie zobrazuje reprezentatívnu vyčistenú zmes COG. Pomer H2/CH4 približne 2:1 je najdôležitejšou hodnotou paliva, pretože riadi teplotu plameňa, tvorbu vodnej pary a tvorbu NOx v spalinách.

Na stopových zložkách záleží viac, ako naznačuje ich objem:

H₂S pri 100-500 mg/Nm3 vo vyčistenom COG sa takmer úplne premení na SO₂ v spalinách.

Zvyškový NH3 nad 50 mg/Nm3 sa stáva dusíkom viazaným na palivo a zvyšuje základnú líniu NOx.

Dechtová hmla a naftalén prenášajú uhlíkové častice do plameňa a vytvárajú riziko usadenín na teplosmenných povrchoch.

Zloženie spalín po spaľovaní koksárenskej pece: čísla, na ktorých záleží

Keď sa koksárenský plyn spaľuje s 5 – 15 % prebytkom vzduchu, spaliny obsahujú približne 66 – 72 % dusíka, 15 – 20 % vodnej pary, 6 – 9 % oxidu uhličitého a 1,5 – 4 % kyslíka na mokrom základe, s NOx 100 – 350 mg/Nm3 a časticami 10 – 80 mg/Nm3

NOx sa tvorí tromi cestami v plameni COG. Dominuje tepelný (Zeldovich) NOx, pretože plameň bohatý na vodík dosahuje vysoké adiabatické teploty. Okamžité NOx sa tvoria v tenkej zóne po zapálení, kde uhľovodíkové radikály reagujú s dusíkom a palivové NOx sa objavia vždy, keď čpavok alebo HCN prežijú továreň na vedľajšie produkty. V dobre fungujúcej batérii tvoria tepelné NOx viac ako 80 % z celkového počtu.

Ako zloženie spalín z koksárenskej pece riadi výber zariadenia na úpravu

Každá meraná zložka spalín určuje špecifické rozhodnutie o úprave: zaťaženie časticami vyberá zberač prachu, SO2 vyberá odsírovacie činidlo a kvalitu materiálu, NOx vyberá objem katalyzátora SCR a vodná para určuje riadenie teploty.

Častice: veľkosť vriec a filtračné médiá

Zaťaženie prachom 10 – 80 mg/Nm3 pri teplotách spalín 180 – 300 °C sa bežne rieši pulzným vrecom. PPS plsť je predvolené médium; Membrány PTFE sa pridávajú vtedy, keď zaťaženie SO2 zvýši kyslý rosný bod blízko prevádzkovej teploty. Dostupný návod na výber vreckového filtra pre priemyselné spaliny ukazuje, ako výber média nasleduje po odčítaní analýzy plynu.

Nízkotlakový pulzný tryskový zberač prachu pre vysokoteplotné spaliny Tento baghouse zvláda zaťaženie prachom až do 80 mg/Nm3 pri 180-300°C pomocou PPS plsti alebo PTFE membrán pre podmienky kyslého rosného bodu, čím sa zaisťujú výstupné emisie pod 8 mg/Nm3. Zobraziť produkt →

Jemné častice a kyslá hmla po odsírení

Mokrá odsírovacia veža odstraňuje SO2, ale saturuje prúd vlhkosťou a vytvára submikrónovú sulfátovú hmlu. Vertikálny voštinový mokrý elektrostatický odlučovač po prúde odstraňuje tieto kvapky; bez neho sú limity opacity prekročené, aj keď je hmotnostná hodnota prachu pod limitom. Anhui Tiankang Environmental Technology Co., Ltd., dodávateľ priemyselného systému úpravy spalín, poskytuje túto mokrú konfiguráciu ESP pre koksovne, ktoré potrebujú nízkorizikovú cestu zhody pre celý rad spalín.

Vertikálny voštinový mokrý elektrostatický odlučovač pre nasýtený plyn Toto mokré ESP, umiestnené za mokrou odsírovacou vežou, odstraňuje submikrónovú síranovú hmlu a vlhkosť, čím dosahuje výstupný prach pod 5 mg/Nm3, aby spoľahlivo spĺňal limity opacity. Zobraziť produkt →

SO2 a kyslé plyny: voľby činidiel a metalurgie

SO2 s koncentráciou 20 – 120 mg/Nm3 sa bežne odstraňuje pomocou práčky na báze vápenca a sadry alebo na báze amoniaku. Údaje o zložení riadia špecifikáciu materiálu viac ako chémia reagencií: obsah chloridov a SO3 určuje, či sú vo výstupnom potrubí a komíne potrebné vnútorné časti z uhlíkovej ocele, plastu vystuženého vláknami alebo C276.

NOx: Objem katalyzátora SCR je korigovaný na H2O a O2

SCR reaktor je dimenzovaný z hodnôt vstupných NOx, O2 a H2O. Vodná para pri 15 – 20 % konkuruje NOx pre aktívne miesta na katalyzátore na báze vanádu, takže objem sa musí korigovať na skutočnú vlhkosť spalín namiesto predvolených nastavení kotla na vzduch. Hodnota O2 iba 1,5-4% udržuje katalyzátor aktívny, ale spomaľuje rýchlosť redukcie NO na spodnej hranici rozsahu.

Fugitívne emisie: zachytávanie pri zdroji

Zásobník batérií nie je jediným emisným bodom. Príjem uhlia, pásové dopravníky, tlačenie koksu a netesnosti dvierok pece vytvárajú prerušované oblaky prachu, ktoré je lacnejšie zachytávať ako následne čistiť. Kapota uzavretá v páse na každom mieste prekládky, odvedená do centrálneho zásobníka vriec, udržuje prach z uhoľného prachu mimo atmosféry pracoviska a mimo strechy batérie.

Kapota uzavretá v páse na zachytávanie prachu z dopravníka Úplný kryt s mäkkými bočnými pripojeniami, ktorý sa prispôsobuje šírke a priehybu pásu, zachytáva uhoľný prach v miestach prekládky a zabraňuje oblakom na pracovisku, odvádzaný do centrálneho vreca. Zobraziť produkt →

Poľný protokol na meranie zloženia spalín z koksárenskej pece

Obhájiteľný základ návrhu začína testom zásobníka, ktorý meria zloženie suchého plynu, vlhkosť, NOx, SO2, SO3 a častice v zásobníku batérií počas najmenej dvoch úplných cyklov koksovania, vrátane nabíjacích a tlačných špičiek.