معالجة غازات النفايات العضوية المتطايرة في صناعة الفحم الكيميائية

معالجة غازات النفايات العضوية المتطايرة في صناعة الفحم الكيميائية

اكتشف أنظمة المؤكسد الحراري التجديدي (RTO) المتطورة لمعالجة غازات النفايات العضوية المتطايرة بكفاءة في صناعة الفحم الكيميائية. حلولنا تُقلل الانبعاثات، وتتوافق مع اللوائح البيئية، وتُعزز الكفاءة التشغيلية. تعرّف على كيفية مساعدة تقنية RTO أعمالك على تحقيق نمو مستدام.

انقر هنا

ما هو تحويل الفحم إلى غاز؟

إن تحويل الفحم إلى غاز هو التكنولوجيا الأساسية لصناعة الفحم الكيميائية الحديثة.

تحويل الفحم إلى غاز: هو تفاعل غير مكتمل بين أنواع مختلفة من الفحم (فحم الكوك) وعوامل تحويل غاز حاملة للأكسجين (H2O، O2، CO2) في مُغوِّز. عند درجة حرارة عالية وضغط معين، يُنتج في النهاية غاز فحم خام يتكون من H2، CH4، CO، CO2، N2، وكميات ضئيلة من H2S، COS، إلخ.

تصنيف عمليات تحويل الفحم إلى غاز:

  • المواد الخام: الفحم المسحوق، الفحم المسحوق، ملاط ماء الفحم؛
  • سرير التغويز: سرير مائع، سرير مائع، سرير ثابت؛
  • يتكون السرير الثابت من الفحم الكتلي (15-50 مم) كمادة خام؛
  • يتم تصنيع السرير المميّع من الفحم المسحوق (أقل من 10 مم) كمواد خام؛
  • يتم تصنيع سرير تدفق الهواء من الفحم المسحوق (أقل من 0.1 مم) كمادة خام؛

جدول مسح مكونات الغاز الخام المنتجة من خلال عمليات التغويز المختلفة

ما هو غسيل الميثانول بدرجة حرارة منخفضة؟

عملية غسل الميثانول في درجات الحرارة المنخفضة: باستخدام الميثانول البارد كمذيب امتصاص، والاستفادة من ذوبان الميثانول العالي في الغازات الحمضية في درجات الحرارة المنخفضة، لإزالة الغازات الحمضية من غاز التغذية، وخاصة ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين.
غسل الميثانول بدرجة حرارة منخفضة هو طريقةٌ طُوّرت بالتعاون بين ليندي ولورجي في أوائل خمسينيات القرن الماضي لإزالة الغازات الحمضية من غازات المواد الخام. في عام ١٩٥٤، استُخدمت لأول مرة لتنقية الغازات في صناعة تغويز الفحم المضغوط في جنوب أفريقيا.

 

  • تشمل قائمة مقدمي حزمة عملية غسيل الميثانول منخفضة الحرارة شركة Linde، وLurgi، وجامعة داليان للتكنولوجيا، وغيرها؛
  • هناك العديد من عمليات التغويز، والتي يمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات: السرير الثابت، والسرير المميع، والسرير المميع؛
  • إن تحديد ما إذا كان الغاز منخفض الانبعاثات يتمتع بقيمة استرداد الحرارة المتبقية يأخذ في الاعتبار بشكل أساسي محتوى CH4 في غاز العادم؛
  • يعتمد تركيز CH4 على عملية التغويز، وتشمل عمليات التغويز ذات السرير الثابت فرن لورجي، وفرن BGL، وما إلى ذلك؛

خصائص غاز النفايات

خصائص غاز العادم المغسول بالميثانول منخفض الحرارة:

  1. غاز العادم مشبع بشكل أساسي ببخار الماء
  2. نسبة عالية من المكونات الخاملة مثل ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين
  3. لا يحتوي غاز العادم بشكل أساسي على الأكسجين

تحديد حجم الهواء المكمل للأكسجين

نظرًا لأن غاز العادم لا يحتوي على أي أكسجين تقريبًا، فمن الضروري استكمال غاز العادم بالهواء لتلبية متطلبات الأكسجين للأكسدة الكاملة لغاز العادم.
مبدأ تحديد كمية الهواء التكميلي:

1) اعتبارات السلامة: تحليل مخاطر الانفجار

وفقًا للمواصفات الفنية لمعالجة غازات النفايات العضوية الصناعية بطريقة احتراق التخزين الحراري، يجب أن يكون تركيز المواد العضوية الداخلة إلى جهاز الاحتراق الحراري أقل من 25% من الحد الأدنى للانفجار. يُحسب الحد الأدنى للانفجار لمخاليط الغازات القابلة للاحتراق المعقدة باستخدام صيغة لوشاتليه، ثم يُقارن تركيز المكونات القابلة للاحتراق في غاز العادم بقيمة الحد الأدنى للانفجار 25% لتحديد مدى أمان تركيز المكونات القابلة للاحتراق في غاز العادم.

2) اعتبارات معدل التنقية: "3T1O"

  • LM هو الحد الأدنى للانفجار للغاز المختلط، %
  • Li هو الحد الأدنى للانفجار للمكون i،%
  • Vi هو الكسر الحجمي لمكون قابل للاشتعال معين بالنسبة للمكون القابل للاشتعال، %

عادةً ما يُصمم هذا دون مراعاة تأثير الغازات الخاملة، حيث يُحسب الحد الأدنى للانفجار لغاز العادم، وتُحدد نسبة تخفيف الهواء بناءً على العلاقة بين تركيز غاز العادم والحد الأدنى للانفجار 25%. يضمن هذا الحساب السلامة الجوهرية، إلا أن حجم غاز العادم كبير نسبيًا.

بسبب وجود كمية كبيرة من غاز ثاني أكسيد الكربون الخامل في غاز عادم الغسيل الميثانولي منخفض الحرارة N2، كمية صغيرة من المكونات القابلة للاحتراق،
وفقًا لطريقة الحساب لمزيج يحتوي على n غازات قابلة للاشتعال وغازات خاملة، يمكن تحديد أن غاز العادم المختلط منخفض الدرجة من الغازات القابلة للاشتعال والخاملة غير قابل للاشتعال وغير قابل للانفجار.

لذلك، فإن غاز العادم الناتج عن الغسيل بالميثانول منخفض الحرارة ليس له حدود انفجارية عليا أو سفلية.
يمكن تحديد كمية تجديد الهواء لغاز الغسيل الناتج عن الميثانول منخفض الحرارة على أساس أن يكون محتوى الأكسجين في غاز المداخن بعد الأكسدة الكاملة أكبر من 3%.

عملية حساب قابلية احتراق غازات العادم المختلطة في الهواء

تم تصميم غاز العادم المختلط لتزويد الأكسجين بناءً على توازن المواد، مع محتوى أكسجين يبلغ حوالي 5% في غاز المداخن

مقارنة بين تركيز المكونات القابلة للاشتعال في غاز العادم بعد إضافة الأكسجين والحد الأدنى للانفجار لغاز العادم (باستثناء الغازات الخاملة)

 

معالجة إجمالي حجم الهواء

1) انخفاض حجم غاز العادم
2) حجم الهواء المكمل للأكسجين

① توازن المواد

② التوازن الحراري

حالات هندسية نموذجية

تحليل الموقف

Xinye Energy Chemical’s 525,000 tons/year methanol unit uses crushed coal pressurized gasification technology. In addition to the main components CO2 and N2, the low-temperature methanol washing exhaust gas also contains methane, non-methane total hydrocarbons, CO, methanol, etc. This exhaust gas is currently discharged through the boiler chimney. According to environmental protection requirements, VOCs removal treatment is required. In addition, the polyoxymethylene unit also has three exhaust gases that need to be treated.

مسار العملية

Based on the characteristics of combustible components in exhaust gas, our engineers have decided to adopt the treatment technology route of “RTO purification+medium pressure steam waste heat boiler for heat recovery”; According to our company’s unique “Le Chater&Inert Gas Correction Theory Safety Air Distribution Algorithm”, we have decided to select a 270000 air volume rotary valve RTO, with an oxygen content of 5% in the exhaust gas after incineration; Simultaneously select a 5.1MPa/46T steam boiler with a 120 meter end chimney design to reduce the impact of exhaust emissions on the factory environment;

يعتمد الجهاز الرئيسي على صمام دوار RTO بحجم هواء 270000، تصميم مربع، ومجهز بـ 3 صمامات توزيع هواء دوارة و36 غرفة تخزين حرارية

  • العلاج الشامل:
    مجهزة بحجم هواء 270,000 RTO دوار، غاز ذيل بولي أوكسي ميثيلين مخلوط بالهواء لتكملة الأكسجين
    استغلال الحرارة المهدرة: 46 طن/ساعة، 5.1 ميجا باسكال من البخار المشبع
  • معايير حماية البيئة:
    إجمالي انبعاثات الهيدروكربون غير الميثان <50 ملغم/م³، وانخفاض سنوي في انبعاثات الكربون يبلغ حوالي 860 ألف طن؛
  • فترة الاسترداد: 3 سنوات

تحليل السلامة

  1. إحاطة حول التحكم المعقد/السلسلة
  2. تحليل HAZOP
  3. تصنيف SIL

 

Innovation 1— Breakthrough in the lower explosion limit under inert conditions

125,000 قبل توزيع الهواء

حساب حدود الانفجار للجزء القابل للاشتعال من الخليط
صيغة ريتشارد شاتيلي: Lf=100/(V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln)
حد انفجار الغاز المختلط Lf، % 4.26
25%LEL 1.065
التركيز الكلي للمكونات القابلة للاشتعال 2.777

توزيع الهواء التقليدي: يتم تقليل تركيز المكونات القابلة للاشتعال إلى <1.065، مما يعني أن توزيع الهواء يحتاج إلى 2.6 مرة، ويصل إجمالي حجم الهواء إلى 330،000.

ضع في اعتبارك تأثير الغاز الخامل على الحد الأدنى للانفجار

عند النظر فقط إلى إمداد الأكسجين، فإن إمداد الهواء هو 100000، ويبلغ إجمالي حجم الهواء 220000

1. الخلفية الجوية، الحد الأدنى للانفجار عند 900 درجة مئوية هو 25%LEL؛
2. خلفية خاملة، غير قابلة للاشتعال وغير قابلة للانفجار في درجة حرارة الغرفة، ولكن في درجة حرارة عالية؟

Innovation 2— Design and application of square RTO structure with large air volume

 

معايير الأداء صمام دوار RTO صمام الرفع RTO
حجم الهواء 300,000 نيوتن متر مكعب/ساعة 300,000 نيوتن متر مكعب/ساعة
هيكل الصمام الاتجاهي صمام دوار صمام الرفع
عدد صمامات الرجوع للخلف 3 27
تردد صدمة تبديل صمام الرجوع للخلف التشغيل المستمر دون صدمة 6.48 مليون مرة/سنة
عدد أسرة تخزين الحرارة 36 9
حجم الهواء لكل غرفة 20000 نيوتن متر مكعب/ساعة 75000 نيوتن متر مكعب/ساعة
مساحة المقطع العرضي لغرفة تخزين الحرارة الفردية 3 متر مربع 14 مترًا مربعًا
وزن ملء السيراميك لتخزين الحرارة في غرفة واحدة 3300 كجم 15600 كجم
عدد الشعلات (قطعة) 3 5
الإشغال (الطول * العرض) 26م×8م 48م×5م

√ المؤشرات الفنية الرئيسية لحماية البيئة

اسم المعلمة بيانات
غاز عادم منخفض الميثان/10,000 متر مكعب/ساعة 10.8-12.5
مكمل الأكسجين الجوي/10000 م³/ساعة 10.5-11.5
محتوى الأكسجين في غازات المداخن منخفضة الحرارة % 5
درجة حرارة الفرن℃ 960-990
أكاسيد النيتروجين العادمة ملغ/م³ 4.5-10
إجمالي الهيدروكربونات غير الميثان العادمة ملغ/م³ 40-60

√ المؤشرات الاقتصادية الرئيسية

اسم المعلمة بيانات
طاقة توزيع الطاقة المثبتة 1200 كيلو واط/ساعة
تكلفة الكهرباء 4.8 مليون يوان/سنة
مخرجات البخار من غلاية الحرارة المهدرة 45 طن/ساعة
معلمات البخار 4.9 ميجا باسكال، 420 درجة مئوية
سعر ستيم 120 يوان/طن
الفوائد الاقتصادية المباشرة 43.2 مليون يوان/سنة
انخفاض استهلاك الفحم الخام 50,000 طن/سنة
خفض انبعاثات الكربون 860,000 طن/سنة