Compoziția gazelor arse din cuptorul de cocs: Ghid bazat pe date pentru controlul emisiilor

Un test de comandă pentru o baterie de cuptor de cocs returnează 11,4% CO2 și 2,8% O2 pe bază uscată, dar sistemul de tratare a gazelor arse a fost proiectat în jurul a 9,0% CO2 și 4,5% O2. Alimentarea cu reactiv trebuie acum redimensionată și volumul catalizatorului SCR crescut, adăugând săptămâni de întrerupere. Acesta este costul tratării compoziția gazelor de ardere a cuptorului de cocs ca o presupunere în loc de o intrare de proiectare măsurată.

Acest ghid prezintă linia de bază a gazului brut, numerele gazelor de ardere post-combustie și legătura directă dintre fiecare componentă măsurată și echipamentul de purificare selectat pentru o instalație de cocsificare. Este scris pentru inginerii de fabrică, managerii EHS și proiectanții EPC care au nevoie de o bază defensabilă pentru munca de control al emisiilor.

Gazul brut din cuptorul de cocs și gazele de ardere nu sunt același flux

Gazul brut al cuptorului de cocs este gazul combustibil extras din camera de cocsificare, în timp ce gazul de ardere al cuptorului de cocs este evacuarea produsă atunci când acel combustibil arde în pereții de încălzire a bateriei, iar cele două fluxuri au nevoie de cadre analitice complet diferite.

COG brut părăsește cuptoarele la aproximativ 700-800 de grade C și transportă hidrogen, metan, monoxid de carbon, hidrocarburi C2, vapori de gudron, aromatice BTX, naftalină, hidrogen sulfurat și amoniac. Are o putere termică de 17-19 MJ/Nm3, este toxic, este exploziv în aer între aproximativ 4% și 30% din volum și trebuie să treacă prin separare a gudronului, spălare cu amoniac și desulfurare înainte de ardere. După fabrica de produse secundare, combustibilul curat păstrează caracterul bogat în hidrogen care îi definește comportamentul la ardere.

Când combustibilul intră în conductele de încălzire, arderea transformă purtătorii de energie în produse stabili: speciile de sulf se oxidează la SO2, azotul din aerul de ardere trece în mare parte neschimbat, iar fracția de hidrogen devine vapori de apă. Fluxul rezultat este dominat de gaz inert, iar acesta este fluxul pe care se măsoară conformitatea cu mediul.

Compoziția de bază a gazului cuptorului de cocs înainte de ardere

Gazul curățat de cuptor de cocs cuprinde aproximativ 50-60% hidrogen, 25-30% metan, 5-10% monoxid de carbon, 2-3% dioxid de carbon, 2-5% azot și hidrocarburi și urme de gaze cu 1-3% mai mari în volum.

Graficul de mai jos prezintă un amestec reprezentativ de COG curățat. Raportul H2-CH4 de aproximativ 2:1 este cea mai importantă valoare a combustibilului, deoarece controlează temperatura flăcării, producția de vapori de apă și formarea de NOx în coșurile de încălzire.

Urmele componentelor contează mai mult decât sugerează volumul lor:

H₂S la 100-500 mg/Nm3 în COG curățat se transformă aproape în întregime în SO₂ în gazele de ardere.

NH3 rezidual peste 50 mg/Nm3 devine azot legat de combustibil și crește valoarea de bază a NOx.

Ceața de gudron și naftalina transportă particule de carbon în flacără și creează riscuri de depunere pe suprafețele de transfer de căldură.

Compoziția gazelor de ardere din cuptorul de cocs post-combustie: numerele care contează

Când gazul cuptorului de cocs este ard cu 5-15% exces de aer, gazul de ardere conține aproximativ 66-72% azot, 15-20% vapori de apă, 6-9% dioxid de carbon și 1,5-4% oxigen pe bază umedă, cu NOx la 100-350 mg/Nm3 și particule la 10-380 mg/Nm380.

NOx se formează prin trei căi într-o flacără COG. NOxul termic (Zeldovici) domină deoarece flacăra bogată în hidrogen atinge temperaturi adiabatice ridicate. NOx-ul prompt se formează în zona subțire post-flamare, unde radicalii de hidrocarburi reacţionează cu azotul, iar NOxul combustibilului apare ori de câte ori amoniacul sau HCN supravieţuiesc instalaţiei de produs secundar. Într-o baterie bine funcționată, NOxul termic reprezintă mai mult de 80% din total.

Cum determină compoziția gazelor de ardere din cuptorul de cocs selecția echipamentelor de tratare

Fiecare componentă măsurată a gazelor arse dictează o decizie specifică de tratare: încărcarea cu particule selectează colectorul de praf, SO2 selectează reactivul de desulfurare și gradul de material, NOx selectează volumul catalizatorului SCR, iar vaporii de apă dictează gestionarea temperaturii.

Particule: dimensionare cu saci și medii de filtrare

Încărcările de praf de 10-80 mg/Nm3 la temperaturi ale gazelor de ardere de 180-300 grade C sunt în mod normal gestionate de o cameră de saci cu jet de impulsuri. PPS simțit este media implicită; Membranele PTFE sunt adăugate atunci când încărcarea cu SO2 ridică punctul de rouă acid aproape de temperatura de funcționare. Îndrumările disponibile privind selectarea filtrului cu sac pentru gazele de ardere industriale arată cum alegerea suportului urmează citirea analizei gazului.

Colector de praf cu puls cu jet de presiune joasă pentru gaze de ardere la temperatură înaltă Acest saci gestionează încărcături de praf de până la 80 mg/Nm3 la 180-300°C, folosind pâslă PPS sau membrane PTFE pentru condiții de punct de rouă acid, asigurând emisii la ieșire sub 8 mg/Nm3. Vizualizare produs →

Particule fine și ceață acidă după desulfurare

Un turn de desulfurare umed elimină SO2, dar saturează fluxul cu umiditate și generează ceață de sulfat submicron. Un precipitator electrostatic umed vertical de tip fagure în aval îndepărtează acele picături; fără aceasta, limitele de opacitate sunt ratate chiar și atunci când citirea prafului bazată pe masă este sub limită. Anhui Tiankang Environmental Technology Co., Ltd., un furnizor de sisteme industriale de tratare a gazelor arse, furnizează această configurație ESP umedă pentru instalațiile de cocsificare care au nevoie de o cale de conformitate cu risc scăzut pentru trenul complet de gaze arse.

Precipitator electrostatic umed de tip fagure vertical pentru gaz saturat Poziționat după un turn de desulfurare umed, acest ESP umed îndepărtează ceața de sulfat submicroană și umezeala, obținând praful de ieșire sub 5 mg/Nm3 pentru a îndeplini limitele de opacitate în mod fiabil. Vizualizare produs →

SO2 și gaze acide: opțiuni de reactiv și metalurgie

SO2 la 20-120 mg/Nm3 este în mod normal îndepărtat cu un scruber pe bază de calcar-gips sau amoniac. Datele de compoziție determină specificația materialului mai mult decât chimia reactivului: conținutul de clorură și SO3 determină dacă sunt necesare oțel carbon, plastic armat cu fibre sau elemente interne placate cu C276 în conducta de evacuare și stiva.

NOx: volumul catalizatorului SCR este corectat pentru H2O și O2

Reactorul SCR este dimensionat din valorile de intrare NOx, O2 și H2O. Vaporii de apă la 15-20% concurează cu NOx pentru locurile active ale catalizatorului pe bază de vanadiu, astfel încât volumul trebuie corectat pentru umiditatea reală a gazelor de ardere în loc de valorile implicite ale cazanului cu aer. O citire de O2 de numai 1,5-4% menține catalizatorul activ, dar încetinește rata de reducere a NO la capătul inferior al intervalului.

Emisii fugitive: captarea la sursă

Stiva de baterii nu este singurul punct de emisie. Recepția cărbunelui, transportoarele cu bandă, împingerea cocsului și scurgerile ușii cuptorului generează pene intermitente de praf care sunt mai ieftin de captat decât de curățat după fapt. O hotă închisă cu centură la fiecare punct de transfer, dusă la o cutie centrală, ține praful de cărbune pulverizat departe de atmosfera locului de muncă și de pe acoperișul bateriei.

Capotă închisă cu bandă pentru captarea prafului pe benzi transportoare O carcasă completă, cu conexiuni laterale moi, care se adaptează la lățimea și lafundarea benzii, captând praful de cărbune în punctele de transfer și prevenind penele la locul de muncă, conductă către o cameră centrală cu saci. Vizualizare produs →

Un protocol de teren pentru măsurarea compoziției gazelor de ardere din cuptorul de cocs

O bază de proiectare defensabilă începe cu un test de cocsificare care măsoară compoziția gazului uscat, umiditatea, NOx, SO2, SO3 și particulele din stiva de baterii pe parcursul a cel puțin două cicluri complete de cocsificare, inclusiv vârfurile de încărcare și de împingere.