تكوين غاز المداخن في فرن فحم الكوك: دليل قائم على البيانات للتحكم في الانبعاثات

يُظهر اختبار المكدس لبطارية فرن فحم الكوك 11.4% من ثاني أكسيد الكربون و2.8% من الأكسجين على أساس جاف، ولكن تم تصميم نظام معالجة غاز المداخن بحوالي 9.0% من ثاني أكسيد الكربون و4.5% من الأكسجين. يجب الآن تغيير حجم تغذية الكاشف وزيادة حجم محفز SCR، مما يضيف أسابيع من الانقطاع. هذه هي تكلفة علاج تكوين غاز المداخن لفرن فحم الكوك كافتراض بدلاً من مدخلات التصميم المقاسة.

يوضح هذا الدليل خط الأساس للغاز الخام، وأرقام غاز المداخن بعد الاحتراق، والرابط المباشر بين كل مكون تم قياسه ومعدات التنقية المختارة لمصنع فحم الكوك. إنه مكتوب لمهندسي المصانع ومديري البيئة والصحة والسلامة ومصممي EPC الذين يحتاجون إلى أساس يمكن الدفاع عنه لأعمال التحكم في الانبعاثات.

غاز فرن فحم الكوك الخام وغاز المداخن ليسا نفس التيار

غاز فرن فحم الكوك الخام هو غاز الوقود المستخرج من غرفة فحم الكوك، في حين أن غاز مداخن فرن فحم الكوك هو العادم الناتج عندما يحترق هذا الوقود في جدران تسخين البطارية، ويحتاج كلا التيارين إلى أطر تحليلية مختلفة تمامًا.

يترك شركةG الخام الأفران عند درجة حرارة 700-800 درجة مئوية تقريبًا ويحمل الهيدروجين والميثان وأول أكسيد الكربون وهيدروكربونات ج2 وبخار القطران وعطريات BTX والنفثالين وكبريتيد الهيدروجين والأمونيا. تبلغ قيمته الحرارية 17-19 ميجا جول/مكعب عادي، وهو سام، وهو قابل للانفجار في الهواء بنسبة تتراوح بين 4% و30% تقريبًا من حيث الحجم، ويجب أن يمر عبر فصل القطران وغسل الأمونيا وإزالة الكبريت قبل إطلاق النار. وبعد مصنع المنتجات الثانوية، يحتفظ الوقود النظيف بالطابع الغني بالهيدروجين الذي يحدد سلوك الاحتراق.

عندما يدخل الوقود إلى مداخن التدفئة، يحول الاحتراق ناقلات الطاقة إلى منتجات مستقرة: تتأكسد أنواع الكبريت إلى ثاني أكسيد الكبريت، ويمر نيتروجين هواء الاحتراق دون تغيير إلى حد كبير، ويتحول جزء الهيدروجين إلى بخار ماء. ويهيمن الغاز الخامل على التيار الناتج، وهو التيار الذي يتم من خلاله قياس الامتثال البيئي.

تكوين غاز فرن الكوك الأساسي قبل الاحتراق

يشتمل غاز فرن فحم الكوك النظيف على ما يقرب من 50-60% هيدروجين، و25-30% ميثان، و5-10% أول أكسيد الكربون، و2-3% ثاني أكسيد الكربون، و2-5% نيتروجين، و1-3% هيدروكربونات أعلى وغازات ضئيلة من حيث الحجم.

يوضح الرسم البياني أدناه مزيجًا تمثيليًا من COG تم تنظيفه. تعد نسبة H2 إلى CH4 البالغة 2:1 تقريبًا أهم قيمة للوقود لأنها تتحكم في درجة حرارة اللهب وإنتاج بخار الماء وتكوين أكاسيد النيتروجين في مداخن التسخين.

إن المكونات النزرة مهمة أكثر مما يوحي حجمها:

يتحول H₂S عند 100-500 مجم/Nm3 في COG المنظف بالكامل تقريبًا إلى SO₂ في غاز المداخن.

يتحول NH3 المتبقي الذي يزيد عن 50 ملجم/مكعب عادي إلى نيتروجين مرتبط بالوقود ويرفع خط الأساس لأكاسيد النيتروجين.

يحمل رذاذ القطران والنفثالين جزيئات الكربون إلى اللهب ويخلقان مخاطر ترسب على الأسطح الناقلة للحرارة.

تكوين غاز المداخن في فرن فحم الكوك بعد الاحتراق: الأرقام المهمة

عندما يتم حرق غاز فرن فحم الكوك مع 5-15% من الهواء الزائد، يحتوي غاز المداخن على حوالي 66-72% نيتروجين، 15-20% بخار ماء، 6-9% ثاني أكسيد الكربون، و1.5-4% أكسجين على أساس رطب، مع أكاسيد النيتروجين عند 100-350 مجم/Nm3 والجسيمات عند 10-80 مجم/Nm3.

تتشكل أكاسيد النيتروجين من خلال ثلاثة مسارات في لهب COG. تهيمن أكاسيد النيتروجين الحرارية (زيلدوفيتش) لأن اللهب الغني بالهيدروجين يصل إلى درجات حرارة عالية. تتشكل أكاسيد النيتروجين الفورية في منطقة ما بعد اللهب الرقيقة حيث تتفاعل جذور الهيدروكربون مع النيتروجين، ويظهر أكاسيد النيتروجين الوقودية عندما تنجو الأمونيا أو HCN من مصنع المنتجات الثانوية. في البطارية التي تعمل بشكل جيد، تمثل أكاسيد النيتروجين الحرارية أكثر من 80% من الإجمالي.

كيف يؤدي تكوين غاز المداخن في فرن فحم الكوك إلى اختيار معدات المعالجة

يملي كل مكون تم قياسه من غاز المداخن قرار معالجة محدد: تحميل الجسيمات يختار مجمع الغبار، ويختار ثاني أكسيد الكبريت كاشف إزالة الكبريت ودرجة المادة، ويختار أكاسيد النيتروجين حجم محفز SCR، ويحدد بخار الماء إدارة درجة الحرارة.

الجسيمات: تحجيم الأكياس ووسائط الترشيح

عادةً ما تتم معالجة كميات الغبار التي تبلغ 10-80 ملجم/Nm3 عند درجة حرارة غاز المداخن 180-300 درجة مئوية بواسطة حجرة أكياس النفث النبضي. شعرت PPS هي الوسائط الافتراضية؛ تتم إضافة أغشية PTFE عندما يؤدي تحميل ثاني أكسيد الكبريت إلى رفع نقطة الندى الحمضية بالقرب من درجة حرارة التشغيل. التوجيهات المتاحة بشأن اختيار مرشح الحقيبة لغاز المداخن الصناعي يوضح كيف يتبع اختيار الوسائط قراءات تحليل الغاز.

جامع الغبار النفاث ذو الضغط المنخفض لغاز المداخن ذو درجة الحرارة العالية يتعامل حجرة الأكياس هذه مع أحمال الغبار التي تصل إلى 80 ملجم/ نيوتن متر مكعب عند 180-300 درجة مئوية، باستخدام لباد PPS أو أغشية PTFE لظروف نقطة الندى الحمضية، مما يضمن انبعاثات المخرج أقل من 8 ملجم / نيوتن متر مكعب. عرض المنتج →

الجسيمات الدقيقة والضباب الحمضي بعد إزالة الكبريت

يقوم برج إزالة الكبريت الرطب بإزالة ثاني أكسيد الكبريت ولكنه يشبع التيار بالرطوبة ويولد رذاذ كبريتات دون الميكرون. يقوم المرسب الكهروستاتيكي الرطب العمودي على شكل قرص العسل بإزالة تلك القطرات؛ وبدون ذلك، يتم تجاهل حدود العتامة حتى عندما تكون قراءة الغبار على أساس الكتلة أقل من الحد. Anhui Tiankang Environmental Technology Co., Ltd.، مورد نظام معالجة غاز المداخن الصناعي، يوفر تكوين ESP الرطب لمصانع فحم الكوك التي تحتاج إلى مسار امتثال منخفض المخاطر لقطار غاز المداخن الكامل.

المرسب الكهروستاتيكي الرطب على شكل قرص العسل للغاز المشبع يتم وضع هذا المرسب الكهروستاتيكي الرطب بعد برج إزالة الكبريت الرطب، وهو يزيل رذاذ ورطوبة الكبريتات دون الميكرونية، مما يؤدي إلى وصول الغبار الخارج إلى أقل من 5 ملجم/متر مكعب عادي للوفاء بحدود العتامة بشكل موثوق. عرض المنتج →

ثاني أكسيد الكبريت والغازات الحمضية: خيارات الكواشف والمعادن

تتم إزالة ثاني أكسيد الكبريت بمعدل 20-120 ملجم/مكعب عادي عادةً باستخدام الحجر الجيري والجبس أو جهاز غسل يحتوي على الأمونيا. تحرك بيانات التركيب مواصفات المواد أكثر من كيمياء الكواشف: يحدد محتوى الكلوريد وثاني أكسيد الكبريت ما إذا كان الفولاذ الكربوني أو البلاستيك المقوى بالألياف أو الأجزاء الداخلية المكسوة بـ C276 مطلوبة في قناة المخرج والمكدس.

أكاسيد النيتروجين: يتم تصحيح حجم محفز SCR لـ H2O وO2

يتم تحديد حجم مفاعل SCR من قيم مدخل NOx وO2 وH2O. يتنافس بخار الماء بنسبة 15-20% مع أكاسيد النيتروجين في المواقع النشطة في المحفز المعتمد على الفاناديوم، لذا يجب تصحيح الحجم وفقًا لرطوبة غاز المداخن الفعلية بدلاً من الإعدادات الافتراضية للغلاية التي تعمل بالهواء. إن قراءة O2 التي تبلغ 1.5-4% فقط تحافظ على نشاط المحفز ولكنها تبطئ معدل تخفيض أكسيد النيتروجين عند الطرف الأدنى من النطاق.

الانبعاثات الهاربة: الالتقاط من المصدر

كومة البطارية ليست نقطة الانبعاث الوحيدة. يؤدي استلام الفحم، والناقلات الحزامية، ودفع فحم الكوك، وتسربات باب الفرن إلى توليد أعمدة غبار متقطعة يكون التقاطها أرخص من تنظيفها بعد حدوثها. يوجد غطاء محاط بحزام عند كل نقطة نقل، يتم توصيله إلى حجرة الأكياس المركزية، مما يمنع غبار الفحم المسحوق من الوصول إلى جو مكان العمل وبعيدًا عن سقف البطارية.

غطاء محرك السيارة مغلق بالحزام لالتقاط غبار الناقل حاوية كاملة ذات وصلات جانبية ناعمة تتكيف مع عرض الحزام وترهله، وتلتقط غبار الفحم عند نقاط النقل وتمنع أعمدة مكان العمل، ويتم توصيلها إلى حجرة أكياس مركزية. عرض المنتج →

بروتوكول ميداني لقياس تكوين غاز المداخن في فرن فحم الكوك

يبدأ أساس التصميم الذي يمكن الدفاع عنه باختبار المكدس الذي يقيس تكوين الغاز الجاف، والرطوبة، وأكاسيد النيتروجين، وثاني أكسيد الكبريت، وثاني أكسيد الكبريت، والجسيمات في كومة البطارية على مدار دورتين كاملتين على الأقل من فحم الكوك، بما في ذلك قمم الشحن والدفع.