Rookgassamenstelling van cokesovens: datagestuurde gids voor emissiebeheersing

Een stapeltest voor een cokesovenbatterij retourneert 11,4% CO2 en 2,8% O2 op droge basis, maar het rookgasbehandelingssysteem is ontworpen rond 9,0% CO2 en 4,5% O2. De reagenstoevoer moet nu worden aangepast en het volume van de SCR-katalysator moet worden vergroot, waardoor wekenlange uitval ontstaat. Dit zijn de kosten voor de behandeling van de Samenstelling van het rookgas van de cokesoven als een aanname in plaats van een gemeten ontwerpinput.

In deze gids worden de ruwgasbasislijn, de naverbrandingsrookgascijfers en het directe verband tussen elk gemeten onderdeel en de geselecteerde zuiveringsapparatuur voor een cokesfabriek uiteengezet. Het is geschreven voor fabrieksingenieurs, EHS-managers en EPC-ontwerpers die een verdedigbare basis nodig hebben voor hun werk op het gebied van emissiebeheersing.

Ruw cokesovengas en verbrandingsrookgas zijn niet dezelfde stroom

Ruw cokesovengas is het brandstofgas dat uit de cokeskamer wordt gehaald, terwijl cokesovenrookgas de uitlaatgassen is die worden geproduceerd wanneer die brandstof in de verwarmingswanden van de batterij verbrandt, en de twee stromen hebben totaal verschillende analytische raamwerken nodig.

Ruwe COG verlaat de ovens bij ongeveer 700-800 graden Celsius en vervoert waterstof, methaan, koolmonoxide, C2-koolwaterstoffen, teerdamp, BTX-aromaten, naftaleen, waterstofsulfide en ammoniak. Het heeft een verbrandingswaarde van 17-19 MJ/Nm3, het is giftig, het is explosief in de lucht tussen ongeveer 4% en 30% per volume, en het moet teerafscheiding, ammoniakwassen en ontzwaveling ondergaan voordat het wordt gebakken. Na de bijproductfabriek behoudt de schone brandstof het waterstofrijke karakter dat het verbrandingsgedrag bepaalt.

Wanneer de brandstof de verwarmingskanalen binnenkomt, zet de verbranding de energiedragers om in stabiele producten: zwavelsoorten oxideren tot SO2, stikstof uit de verbrandingslucht passeert grotendeels onveranderd en de waterstoffractie wordt waterdamp. De resulterende stroom wordt gedomineerd door inert gas, en dit is de stroom waarop de naleving van de milieunormen wordt gemeten.

Basislijn cokesovengassamenstelling vóór verbranding

Geschoond cokesovengas bestaat uit grofweg 50-60% waterstof, 25-30% methaan, 5-10% koolmonoxide, 2-3% kooldioxide, 2-5% stikstof en 1-3% hogere koolwaterstoffen en sporengassen per volume.

Onderstaande grafiek toont een representatief gereinigd COG-mengsel. De H2-CH4-verhouding van grofweg 2:1 is de belangrijkste brandstofwaarde omdat deze de vlamtemperatuur, de waterdampproductie en de NOx-vorming in de verwarmingskanalen regelt.

De sporencomponenten zijn belangrijker dan hun volume doet vermoeden:

H₂S bij 100-500 mg/Nm3 in gereinigde COG wordt vrijwel volledig omgezet in SO₂ in het rookgas.

Resterende NH3 boven 50 mg/Nm3 wordt brandstofgebonden stikstof en verhoogt de NOx-basislijn.

Teermist en naftaleen voeren koolstofdeeltjes mee in de vlam en veroorzaken afzettingsrisico's op warmteoverdrachtsoppervlakken.

Rookgassamenstelling na verbranding van cokesovens: de cijfers die er toe doen

Wanneer cokesovengas wordt gestookt met een overmaat aan lucht van 5-15%, bevat het rookgas ongeveer 66-72% stikstof, 15-20% waterdamp, 6-9% kooldioxide en 1,5-4% zuurstof op natte basis, met NOx bij 100-350 mg/Nm3 en deeltjes bij 10-80 mg/Nm3.

NOx vormt zich via drie routes in een COG-vlam. Thermische (Zeldovich) NOx domineert omdat de waterstofrijke vlam hoge adiabatische temperaturen bereikt. Er vormt zich onmiddellijk NOx in de dunne post-vlamzone waar koolwaterstofradicalen reageren met stikstof, en brandstof NOx verschijnt wanneer ammoniak of HCN de bijproductfabriek overleeft. In een goed werkende batterij is thermische NOx verantwoordelijk voor meer dan 80% van het totaal.

Hoe de rookgassamenstelling van cokesovens de selectie van behandelingsapparatuur beïnvloedt

Elke gemeten component van het rookgas dicteert een specifieke behandelingsbeslissing: de deeltjesbelasting selecteert de stofafscheider, SO2 selecteert het ontzwavelingsreagens en de materiaalkwaliteit, NOx selecteert het volume van de SCR-katalysator en waterdamp bepaalt het temperatuurbeheer.

Deeltjes: afmetingen van het filtermagazijn en filtermedia

Stofbelastingen van 10-80 mg/Nm3 bij rookgastemperaturen van 180-300 °C worden normaal gesproken afgehandeld door een pulsjetfilterhuis. PPS is van mening dat dit het standaardmedium is; PTFE-membranen worden toegevoegd wanneer de SO2-belasting het zuurdauwpunt tot dicht bij de bedrijfstemperatuur doet stijgen. De beschikbare begeleiding op zakfilterselectie voor industriële rookgassen laat zien hoe de mediakeuze de uitlezing van de gasanalyse volgt.

Lagedrukpuls-jetbag-stofafscheider voor rookgas bij hoge temperaturen Dit filterhuis kan stofbelastingen aan tot 80 mg/Nm3 bij 180-300°C, waarbij gebruik wordt gemaakt van PPS-vilt of PTFE-membranen voor zure dauwpuntomstandigheden, waardoor uitlaatemissies onder de 8 mg/Nm3 worden gegarandeerd. Bekijk Product →

Fijne deeltjes en zure nevel na ontzwaveling

Een natte ontzwavelingstoren verwijdert SO2, maar verzadigt de stroom met vocht en genereert submicronsulfaatmist. Een stroomafwaartse verticale honingraatnatte elektrostatische stofvanger verwijdert deze druppels; zonder dit worden de dekkingslimieten gemist, zelfs als de op massa gebaseerde stofmeting onder de limiet ligt. Anhui Tiankang Environmental Technology Co., Ltd., leverancier van industriële rookgasbehandelingssystemen, levert deze natte ESP-configuratie voor cokesfabrieken die een nalevingspad met laag risico voor de volledige rookgasstraat nodig hebben.

Verticale honingraat natte elektrostatische stofvanger voor verzadigd gas Deze natte ESP, geplaatst na een natte ontzwavelingstoren, verwijdert submicronsulfaatmist en vocht, waardoor een uitlaatstofgehalte van minder dan 5 mg/Nm3 wordt bereikt om op betrouwbare wijze aan de opaciteitslimieten te voldoen. Bekijk Product →

SO2 en zure gassen: keuzes voor reagentia en metallurgie

SO2 in een concentratie van 20-120 mg/Nm3 wordt normaal gesproken verwijderd met een wasser op basis van kalksteen-gips of ammoniak. De samenstellingsgegevens bepalen meer de materiaalspecificatie dan de reagenschemie: het chloride- en SO3-gehalte bepalen of koolstofstaal, vezelversterkt plastic of met C276 beklede interne onderdelen nodig zijn in het uitlaatkanaal en de schoorsteen.

NOx: Het SCR-katalysatorvolume wordt gecorrigeerd voor H2O en O2

De SCR-reactor wordt gedimensioneerd op basis van de inlaatwaarden voor NOx, O2 en H2O. Waterdamp van 15-20% concurreert met NOx om actieve plaatsen op de vanadiumgebaseerde katalysator, dus het volume moet worden gecorrigeerd voor de werkelijke rookgasvochtigheid in plaats van de standaardwaarden van luchtgestookte ketels. Een O2-waarde van slechts 1,5-4% houdt de katalysator actief, maar vertraagt ​​de NO-reductiesnelheid aan de onderkant van het bereik.

Diffuse emissies: opvang bij de bron

De batterijstapel is niet het enige emissiepunt. Het ontvangen van steenkool, transportbanden, het aanduwen van cokes en lekken in de ovendeuren genereren periodieke stofpluimen die goedkoper zijn op te vangen dan achteraf schoon te maken. Een met een riem omsloten kap op elk overdrachtspunt, die naar een centraal filterhuis wordt geleid, houdt verpulverd kolenstof uit de atmosfeer van de werkplek en van het batterijdak.

Met riem omsloten kap voor het opvangen van stof op transportbanden Een volledige behuizing met zachte zijaansluitingen die zich aanpassen aan de bandbreedte en doorbuiging, kolenstof opvangen op overdrachtspunten en pluimen op de werkplek voorkomen, die naar een centraal filterhuis worden geleid. Bekijk Product →

Een veldprotocol voor het meten van de rookgassamenstelling van cokesovens

Een verdedigbare ontwerpbasis begint met een stapeltest die de droge gassamenstelling, vocht, NOx, SO2, SO3 en deeltjes in de batterijstapel meet gedurende ten minste twee volledige verkooksingscycli, inclusief de oplaad- en duwpieken.