Thành phần khí thải lò nướng than cốc: Hướng dẫn dựa trên dữ liệu để kiểm soát khí thải

Thử nghiệm ngăn xếp cho pin lò luyện cốc cho ra 11,4% CO2 và 2,8% O2 ở trạng thái khô, nhưng hệ thống xử lý khí thải được thiết kế ở mức khoảng 9,0% CO2 và 4,5% O2. Nguồn cấp thuốc thử bây giờ phải được thay đổi kích thước và khối lượng chất xúc tác SCR tăng lên, khiến thời gian ngừng hoạt động thêm nhiều tuần. Đây là chi phí điều trị thành phần khí thải lò than cốc như một giả định thay vì đầu vào thiết kế được đo lường.

Hướng dẫn này đưa ra đường cơ sở về khí thô, số lượng khí thải sau đốt và mối liên hệ trực tiếp giữa từng thành phần được đo và thiết bị lọc được chọn cho nhà máy luyện cốc. Nó được viết cho các kỹ sư nhà máy, người quản lý EHS và nhà thiết kế EPC, những người cần cơ sở bảo vệ cho công việc kiểm soát khí thải.

Khí lò than cốc thô và khí thải đốt không phải là cùng một dòng

Khí lò luyện cốc thô là khí nhiên liệu được rút ra từ buồng luyện cốc, trong khi khí thải lò luyện cốc là khí thải được tạo ra khi nhiên liệu đó cháy trong thành sưởi của pin và hai luồng cần các khung phân tích hoàn toàn khác nhau.

COG thô rời khỏi lò ở nhiệt độ khoảng 700-800 độ C và mang theo hydro, metan, carbon monoxide, hydrocacbon C2, hơi hắc ín, chất thơm BTX, naphthalene, hydro sunfua và amoniac. Nó có nhiệt trị 17-19 MJ/Nm3, nó độc, dễ nổ trong không khí với khoảng 4% đến 30% thể tích và nó phải trải qua quá trình tách hắc ín, rửa amoniac và khử lưu huỳnh trước khi nung. Sau nhà máy sản phẩm phụ, nhiên liệu sạch vẫn giữ đặc tính giàu hydro xác định đặc tính đốt cháy của nó.

Khi nhiên liệu đi vào ống khói đốt nóng, quá trình đốt cháy sẽ chuyển hóa chất mang năng lượng thành các sản phẩm ổn định: các loại lưu huỳnh bị oxy hóa thành SO2, nitơ trong không khí đốt đi qua phần lớn không thay đổi và phần hydro trở thành hơi nước. Dòng kết quả chủ yếu là khí trơ và đây là dòng đo lường sự tuân thủ môi trường.

Thành phần khí lò Coke cơ bản trước khi đốt

Khí lò cốc đã được làm sạch bao gồm khoảng 50-60% hydro, 25-30% metan, 5-10% carbon monoxide, 2-3% carbon dioxide, 2-5% nitơ, và các hydrocacbon và khí vết cao hơn 1-3% theo thể tích.

Biểu đồ dưới đây cho thấy hỗn hợp COG đã được làm sạch đại diện. Tỷ lệ H2-CH4 khoảng 2:1 là giá trị quan trọng nhất của nhiên liệu vì nó kiểm soát nhiệt độ ngọn lửa, sự tạo ra hơi nước và sự hình thành NOx trong ống khói đốt nóng.

Các thành phần vi lượng quan trọng hơn khối lượng của chúng gợi ý:

H₂S ở mức 100-500 mg/Nm3 trong COG đã được làm sạch sẽ chuyển đổi gần như hoàn toàn thành SO₂ trong khí thải.

NH3 dư trên 50 mg/Nm3 sẽ trở thành nitơ liên kết với nhiên liệu và làm tăng mức NOx cơ bản.

Sương mù hắc ín và naphthalene mang các hạt cacbon vào ngọn lửa và tạo ra nguy cơ lắng cặn trên bề mặt truyền nhiệt.

Thành phần khí thải của lò than cốc sau đốt: Những con số quan trọng

Khi khí lò cốc được đốt với lượng không khí dư 5-15%, khí thải chứa khoảng 66-72% nitơ, 15-20% hơi nước, 6-9% carbon dioxide và 1,5-4% oxy trên cơ sở ẩm ướt, với NOx ở mức 100-350 mg/Nm3 và các hạt dạng hạt ở mức 10-80 mg/Nm3.

NOx hình thành thông qua ba con đường trong ngọn lửa COG. Nhiệt (Zeldovich) NOx chiếm ưu thế vì ngọn lửa giàu hydro đạt đến nhiệt độ đoạn nhiệt cao. NOx nhanh chóng hình thành trong vùng mỏng sau ngọn lửa, nơi các gốc hydrocarbon phản ứng với nitơ và NOx nhiên liệu xuất hiện bất cứ khi nào amoniac hoặc HCN tồn tại trong nhà máy sản phẩm phụ. Trong một pin hoạt động tốt, NOx nhiệt chiếm hơn 80% tổng lượng.

Thành phần khí thải lò nướng Coke thúc đẩy việc lựa chọn thiết bị xử lý như thế nào

Mỗi thành phần đo được của khí thải đưa ra quyết định xử lý cụ thể: lượng hạt chọn bộ thu bụi, SO2 chọn thuốc thử khử lưu huỳnh và loại vật liệu, NOx chọn thể tích chất xúc tác SCR và hơi nước quyết định quản lý nhiệt độ.

Các hạt: kích thước nhà túi và phương tiện lọc

Tải lượng bụi 10-80 mg/Nm3 ở nhiệt độ khí thải 180-300 độ C thường được xử lý bằng nhà đóng túi xung phản lực. PPS cảm thấy là phương tiện mặc định; Màng PTFE được thêm vào khi tải SO2 làm tăng điểm sương axit gần với nhiệt độ vận hành. Hướng dẫn có sẵn về lựa chọn túi lọc cho khí thải công nghiệp cho thấy cách lựa chọn môi trường tuân theo kết quả phân tích khí.

Máy thu bụi túi phản lực xung áp suất thấp cho khí thải nhiệt độ cao Nhà túi này xử lý lượng bụi lên đến 80 mg/Nm3 ở 180-300°C, sử dụng màng nỉ PPS hoặc PTFE cho điều kiện điểm sương axit, đảm bảo lượng phát thải đầu ra dưới 8 mg/Nm3. Xem sản phẩm →

Các hạt mịn và sương axit sau khi khử lưu huỳnh

Tháp khử lưu huỳnh ướt sẽ loại bỏ SO2 nhưng làm bão hòa dòng hơi ẩm và tạo ra sương mù sunfat siêu nhỏ. Một thiết bị lọc bụi tĩnh điện ướt dạng tổ ong thẳng đứng ở hạ lưu sẽ loại bỏ những giọt đó; không có nó, giới hạn độ mờ sẽ bị bỏ qua ngay cả khi số đọc bụi theo khối lượng nằm dưới giới hạn. Công ty TNHH Công nghệ Môi trường An Huy Tiankang, nhà cung cấp hệ thống xử lý khí thải công nghiệp, cung cấp cấu hình ESP ướt này cho các nhà máy luyện cốc cần lộ trình tuân thủ rủi ro thấp cho toàn bộ hệ thống xử lý khí thải.

Bộ lọc bụi tĩnh điện ướt tổ ong dọc cho khí bão hòa Được đặt sau tháp khử lưu huỳnh ướt, thiết bị ESP ướt này loại bỏ hơi ẩm và sương mù submicron sulfat, đạt được lượng bụi thoát ra dưới 5 mg/Nm3 để đáp ứng giới hạn độ mờ một cách đáng tin cậy. Xem sản phẩm →

Khí SO2 và axit: lựa chọn thuốc thử và luyện kim

SO2 ở mức 20-120 mg/Nm3 thường được loại bỏ bằng máy lọc làm từ đá vôi-thạch cao hoặc amoniac. Dữ liệu thành phần thúc đẩy thông số kỹ thuật của vật liệu nhiều hơn hóa học thuốc thử: hàm lượng clorua và SO3 xác định liệu thép carbon, nhựa gia cố bằng sợi hay các bộ phận bên trong phủ C276 có cần thiết trong ống dẫn và ngăn xếp đầu ra hay không.

NOx: Thể tích xúc tác SCR được hiệu chỉnh cho H2O và O2

Lò phản ứng SCR có kích thước từ các giá trị NOx, O2 và H2O đầu vào. Hơi nước ở mức 15-20% cạnh tranh với NOx để giành vị trí hoạt động trên chất xúc tác gốc vanadi, do đó thể tích phải được điều chỉnh theo độ ẩm thực tế của khí thải thay vì mặc định của nồi hơi đốt không khí. Chỉ số O2 chỉ ở mức 1,5-4% giữ cho chất xúc tác hoạt động nhưng làm chậm tốc độ khử NO ở mức thấp nhất của phạm vi.

Phát thải tức thời: thu giữ tại nguồn

Ngăn xếp pin không phải là điểm phát thải duy nhất. Tiếp nhận than, băng tải, đẩy than cốc và rò rỉ cửa lò tạo ra các đám bụi không liên tục, việc thu giữ sẽ rẻ hơn so với việc làm sạch sau đó. Một nắp đậy có dây đai ở mỗi điểm trung chuyển, được dẫn đến nhà chứa túi trung tâm, giữ bụi than nghiền thành bột ra khỏi không khí nơi làm việc và ra khỏi mái ắc quy.

Mũ trùm kín bằng đai để hút bụi băng tải Một vỏ bọc hoàn chỉnh với các kết nối bên mềm thích ứng với chiều rộng và độ võng của đai, thu giữ bụi than tại các điểm trung chuyển và ngăn chặn các luồng khí tại nơi làm việc, được dẫn đến nhà chứa túi trung tâm. Xem sản phẩm →

Một quy trình hiện trường để đo thành phần khí thải lò than cốc

Cơ sở thiết kế có thể bảo vệ bắt đầu bằng thử nghiệm ngăn xếp để đo thành phần khí khô, độ ẩm, NOx, SO2, SO3 và các hạt tại ngăn xếp pin trong ít nhất hai chu kỳ luyện cốc hoàn chỉnh, bao gồm cả đỉnh sạc và đỉnh đẩy.