Por administrador
Um teste de pilha para uma bateria de forno de coque retorna 11,4% de CO2 e 2,8% de O2 em base seca, mas o sistema de tratamento de gases de combustão foi projetado em torno de 9,0% de CO2 e 4,5% de O2. A alimentação de reagente agora precisa ser redimensionada e o volume do catalisador SCR aumentado, acrescentando semanas de interrupção. Este é o custo do tratamento composição do gás de combustão do forno de coque como uma suposição em vez de uma entrada de projeto medida.
Este guia estabelece a linha de base do gás bruto, os números dos gases de combustão pós-combustão e a ligação direta entre cada componente medido e o equipamento de purificação selecionado para uma coqueria. Ele foi escrito para engenheiros de fábrica, gerentes de EHS e projetistas de EPC que precisam de uma base defensável para o trabalho de controle de emissões.
O gás bruto da coqueria é o gás combustível retirado da câmara de coque, enquanto o gás de combustão da coqueria é a exaustão produzida quando o combustível queima nas paredes de aquecimento da bateria, e os dois fluxos precisam de estruturas analíticas totalmente diferentes.
O COG bruto sai dos fornos a aproximadamente 700-800 graus C e carrega hidrogênio, metano, monóxido de carbono, hidrocarbonetos C2, vapor de alcatrão, aromáticos BTX, naftaleno, sulfeto de hidrogênio e amônia. Tem um poder de aquecimento de 17-19 MJ/Nm3, é tóxico, é explosivo no ar entre cerca de 4% e 30% em volume e deve passar pela separação do alcatrão, lavagem com amônia e dessulfurização antes da queima. Após a planta de subprodutos, o combustível limpo mantém o caráter rico em hidrogênio que define seu comportamento de combustão.
O gás de combustão da coqueria é a exaustão gasosa produzida quando o gás limpo ou bruto da coqueria é queimado nas condutas de aquecimento de uma bateria de coque. Contém principalmente nitrogênio, vapor de água e dióxido de carbono, com concentrações menores de oxigênio, NOx, SO2 e partículas sólidas.
Quando o combustível entra nas condutas de aquecimento, a combustão converte os portadores de energia em produtos estáveis: as espécies de enxofre oxidam-se em SO2, o azoto do ar de combustão passa praticamente inalterado e a fracção de hidrogénio transforma-se em vapor de água. A corrente resultante é dominada por gás inerte e é nesta corrente que a conformidade ambiental é medida.
Gás combustível a 17-19 MJ/Nm3 com H2 a 50-60% e CH4 a 25-30%; tóxico, explosivo e limpo na planta de subprodutos antes do uso.
Gás de pilha a 180-300 graus C com N2 em 66-72%, H2O em 15-20% e CO2 em 6-9%; transporta NOx, SO2 e partículas para o trem de tratamento.
O gás de coqueria limpo compreende aproximadamente 50-60% de hidrogênio, 25-30% de metano, 5-10% de monóxido de carbono, 2-3% de dióxido de carbono, 2-5% de nitrogênio e 1-3% de hidrocarbonetos e gases residuais superiores por volume.
O gráfico abaixo mostra uma mistura representativa de COG limpa. A proporção de H2 para CH4 de aproximadamente 2:1 é o valor de combustível mais importante porque controla a temperatura da chama, a produção de vapor de água e a formação de NOx nas condutas de aquecimento.
Os componentes do rastreamento são mais importantes do que seu volume sugere:
O H₂S a 100-500 mg/Nm3 no COG limpo converte-se quase inteiramente em SO₂ no gás de combustão.
O NH3 residual acima de 50 mg/Nm3 torna-se nitrogênio ligado ao combustível e aumenta a linha de base do NOx.
A névoa de alcatrão e o naftaleno transportam partículas de carbono para a chama e criam riscos de depósito nas superfícies de transferência de calor.
Quando o gás de coqueria é queimado com 5-15% de excesso de ar, o gás de combustão contém aproximadamente 66-72% de nitrogênio, 15-20% de vapor de água, 6-9% de dióxido de carbono e 1,5-4% de oxigênio em base úmida, com NOx em 100-350mg/Nm3 e partículas em 10-80mg/Nm3.
| Parâmetro | Base úmida | Base seca | Notas |
| N2 | 66-72% | 77-82% | Do nitrogênio do ar de combustão |
| H2O | 15-20% | n/a | Da combustão de H2 e CH4 |
| CO2 | 6-9% | 7,5-10,5% | Do carbono no combustível |
| O2 | 1,5-4% | 1,8-4,5% | Faixa de controle de excesso de ar |
| NOx | 100-350 mg/Nm3 | 100-400mg/Nm3 | Principalmente NO, origem térmica |
| SO2 | 20-120mg/Nm3 | n/a | Depende do deslizamento de H2S |
| Partículas | 10-80 mg/Nm3 | n/a | Transporte de finos e aerossol de sulfato |
O NOx se forma através de três caminhos em uma chama COG. O NOx térmico (Zeldovich) domina porque a chama rica em hidrogênio atinge altas temperaturas adiabáticas. O NOx imediato se forma na fina zona pós-chama, onde os radicais de hidrocarbonetos reagem com o nitrogênio, e o NOx combustível aparece sempre que a amônia ou o HCN sobrevivem à planta de subprodutos. Numa bateria bem utilizada, o NOx térmico representa mais de 80% do total.
Com 15-20% de vapor de água, mesmo 5-10 mg/Nm3 de SO3 empurra o ponto de orvalho ácido acima de 130 graus C. Qualquer superfície abaixo dessa temperatura - tubos economizadores, funis de filtro de mangas, pás do ventilador ID - condensa ácido sulfúrico e sofre corrosão.
Cada componente medido do gás de combustão determina uma decisão de tratamento específica: a carga de partículas seleciona o coletor de pó, o SO2 seleciona o reagente de dessulfurização e o grau do material, o NOx seleciona o volume do catalisador SCR e o vapor de água determina o gerenciamento da temperatura.
Cargas de poeira de 10-80 mg/Nm3 em temperaturas de gases de combustão de 180-300°C são normalmente tratadas por um filtro de mangas de jato pulsante. O feltro PPS é a mídia padrão; Membranas de PTFE são adicionadas quando a carga de SO2 eleva o ponto de orvalho ácido próximo à temperatura operacional. As orientações disponíveis sobre seleção de filtro de mangas para gases de combustão industriais mostra como a escolha do meio segue a leitura da análise de gás.
Coletor de pó de saco de jato de pulso de baixa pressão para gás de combustão de alta temperatura Este filtro de mangas suporta cargas de poeira de até 80 mg/Nm3 a 180-300°C, usando feltro PPS ou membranas de PTFE para condições de ponto de orvalho ácido, garantindo emissões de saída abaixo de 8 mg/Nm3. Ver Produto → Uma torre de dessulfuração úmida remove SO2, mas satura o fluxo com umidade e gera névoa de sulfato submícron. Um precipitador eletrostático úmido vertical em favo de mel a jusante remove essas gotículas; sem ele, os limites de opacidade são perdidos mesmo quando a leitura de poeira com base na massa está abaixo do limite. A Anhui Tiankang Environmental Technology Co., Ltd., fornecedora de sistemas de tratamento de gases de combustão industriais, fornece esta configuração ESP úmida para usinas de coque que precisam de um caminho de conformidade de baixo risco para o trem completo de gases de combustão.
Precipitador eletrostático úmido vertical em favo de mel para gás saturado Posicionado após uma torre de dessulfurização úmida, este ESP úmido remove umidade e névoa de sulfato submícron, alcançando poeira de saída abaixo de 5 mg/Nm3 para atender aos limites de opacidade de maneira confiável. Ver Produto → O SO2 a 20-120 mg/Nm3 é normalmente removido com um purificador à base de calcário-gesso ou amoníaco. Os dados de composição orientam mais a especificação do material do que a química dos reagentes: o conteúdo de cloreto e SO3 determina se aço carbono, plástico reforçado com fibra ou componentes internos revestidos com C276 são necessários no duto de saída e na pilha.
O reator SCR é dimensionado a partir dos valores de entrada de NOx, O2 e H2O. O vapor de água a 15-20% compete com o NOx pelos sítios ativos no catalisador à base de vanádio, portanto o volume deve ser corrigido para a umidade real dos gases de combustão, em vez dos padrões da caldeira a ar. Uma leitura de O2 de apenas 1,5-4% mantém o catalisador ativo, mas retarda a taxa de redução de NO no limite inferior da faixa.
A pilha de baterias não é o único ponto de emissão. O recebimento de carvão, os transportadores de correia, o transporte de coque e os vazamentos nas portas do forno geram nuvens de poeira intermitentes que são mais baratas de capturar do que de limpar após o fato. Uma cobertura com cinto em cada ponto de transferência, canalizada para um filtro de mangas central, mantém o pó de carvão pulverizado fora da atmosfera do local de trabalho e do teto da bateria.
Capa fechada por correia para captura de poeira do transportador Um invólucro completo com conexões laterais macias que se adapta à largura e curvatura da correia, capturando pó de carvão nos pontos de transferência e evitando plumas no local de trabalho, canalizado para um filtro de mangas central. Ver Produto → O trem de tratamento é um espelho da folha de medição. Se a análise dos gases de combustão não tiver dados de SO3, deslizamento de amônia ou névoa condensada, o projeto perderá o ESP úmido, o revestimento resistente à corrosão ou o bypass SCR - e os retrofits são sempre mais caros do que a instalação original.
Uma base de projeto defensável começa com um teste de pilha que mede a composição do gás seco, umidade, NOx, SO2, SO3 e partículas na pilha de baterias durante pelo menos dois ciclos completos de coqueificação, incluindo os picos de carga e de pressão.
Mapeie a grade de amostragem na pilha de acordo com o Método 1 da US EPA para que cada ponto transversal represente uma área igual da chaminé.
Execute a amostragem isocinética de partículas com o Método 5 ou 17 da EPA dos EUA para coletar resíduos grossos e material condensável.
Analise O2, CO2, CO e NOx continuamente com um analisador extrativo calibrado para o nível de umidade esperado.
Capturar SO2 e SO3 separadamente; o método de condensação controlada evita que o SO3 seja absorvido pela água condensada.
Meça a umidade e o ponto de orvalho ácido diretamente com uma sonda de equilíbrio em vez de calcular o vapor de água apenas a partir da análise do combustível.
Valide cada valor medido em relação a um balanço horário de massa de gás combustível; uma análise de gás que não corresponda à entrada de combustível está errada, independentemente do certificado de calibração do analisador.
Não calcule a média do teste de pilha sem separar as fases de coqueificação. O NOx durante o carregamento e a pressão pode atingir 1,5 a 2 vezes o valor médio da bateria, e uma base de projeto construída na média falhará no teste de autorização na primeira semana.
O gás de coqueria é um combustível rico em hidrogênio produzido durante a carbonização do carvão, enquanto o gás de combustão da coqueria é o escapamento da combustão resultante da queima desse combustível nas condutas de aquecimento da bateria. O combustível é tóxico e explosivo; o gás de combustão é inerte, mas carrega NOx, SO2 e partículas que requerem tratamento.
O gás de combustão da coqueria contém cerca de 6-9% de CO2 em base úmida e 7,5-10,5% em base seca, dependendo da proporção de excesso de ar e do teor de metano do gás combustível.
O hidrogênio representa 50-60% do gás limpo da coqueria. Quando queima, um volume de H2 produz um volume de vapor d'água, enquanto o metano produz dois volumes por volume de combustível. Juntos, eles aumentam a umidade dos gases de combustão para 15-20%.
Sim, a menos que o gás da coqueria seja totalmente dessulfurado a montante. Mesmo após a instalação de gás, algum resíduo de H2S permanece e é oxidado em SO2 nas condutas de aquecimento, produzindo normalmente 20-120 mg/Nm3 de SO2 no gás de combustão.
Resumindo: a folha de composição dos gases de combustão é o modelo para cada investimento em controle de emissões em uma coqueria. Meça antes de dimensionar qualquer coisa.
简体中文
