Čištění odpadních plynů s VOC v uhelnochemickém průmyslu

Čištění odpadních plynů s VOC v uhelnochemickém průmyslu

Objevte pokročilé systémy RTO (regenerativní termální oxidátor) pro efektivní čištění odpadních plynů s VOC v uhelnochemickém průmyslu. Naše řešení snižují emise, splňují environmentální předpisy a zvyšují provozní efektivitu. Zjistěte, jak vám naše technologie RTO může pomoci dosáhnout udržitelného růstu vaší firmy.

Klikněte zde

Co je zplyňování uhlí

Zplyňování uhlí je základní technologií moderního uhelného chemického průmyslu.

Zplyňování uhlí: označuje neúplnou reakci mezi různými druhy uhlí (koks) a kyslíkatými zplyňovacími činidly (H2O, O2, CO2) ve zplyňovači. Za vysoké teploty a určitého tlaku nakonec vzniká surový svítiplyn složený z H2, CH4, CO, CO2, N2, stopového množství H2S, COS atd.

Klasifikace procesů zplyňování uhlí:

  • Suroviny: práškové uhlí, drcené uhlí, uhelná vodní suspenze;
  • Zplyňovací lože: fluidní lože, fluidní lože, pevné lože;
  • Pevné lože je vyrobeno z kusového uhlí (15-50 mm) jako suroviny;
  • Fluidní lože je vyrobeno z drceného uhlí (méně než 10 mm) jako suroviny;
  • Vzduchové lože je vyrobeno z práškového uhlí (méně než 0,1 mm) jako suroviny;

Přehledová tabulka složek surového plynu produkovaných různými procesy zplyňování

Co je to nízkoteplotní methanolové praní

Proces promývání methanolem při nízkých teplotách: použití studeného methanolu jako absorpčního rozpouštědla s využitím vysoké rozpustnosti methanolu v kyselých plynech při nízkých teplotách k odstranění kyselých plynů, zejména CO2 a H2S, ze vstupního plynu.
Nízkoteplotní praní methanolem je metoda, kterou společně vyvinuly společnosti Linde a Lurgi na počátku 50. let 20. století k odstranění kyselých plynů ze surovinových plynů. V roce 1954 byla poprvé použita k čištění plynu v průmyslu tlakového zplyňování uhlí v Jižní Africe.

 

  • Mezi dodavatele balíčků pro nízkoteplotní praní methanolem patří Linde, Lurgi, Dalianská technologická univerzita atd.;
  • Existují různé procesy zplyňování, které lze rozdělit do tří kategorií: pevné lože, fluidní lože a fluidní lože;
  • Při určování, zda má nízkoemisní plyn hodnotu zpětného získávání zbytkového tepla, se zohledňuje především obsah CH4 ve výfukových plynech;
  • Koncentrace CH4 závisí na procesu zplyňování a procesy zplyňování s pevným ložem zahrnují Lurgiho pec, pec BGL atd.;

Vlastnosti odpadních plynů

Charakteristiky výfukových plynů z nízkoteplotního praní methanolem:

  1. Výfukové plyny jsou v podstatě nasycené vodní párou
  2. Vysoký obsah inertních složek CO2 a N2
  3. Výfukové plyny v podstatě neobsahují kyslík

Stanovení objemu vzduchu pro doplňování kyslíku

Vzhledem k tomu, že výfukové plyny neobsahují téměř žádný kyslík, je nutné je doplňovat vzduchem, aby se splnila potřeba kyslíku pro úplnou oxidaci výfukových plynů.
Princip pro určení množství přídavného vzduchu:

1) Bezpečnostní aspekty: analýza nebezpečí výbuchu

Podle technické specifikace pro čištění průmyslových organických odpadních plynů metodou tepelného akumulačního spalování by koncentrace organické hmoty vstupující do zařízení RTO měla být nižší než 25% dolní meze výbušnosti. Vypočítejte dolní mez výbušnosti komplexních směsí hořlavých plynů pomocí Le Chatlierova vzorce a poté porovnejte koncentraci hořlavých složek ve výfukových plynech s velikostí 25% LEL, abyste určili bezpečnost koncentrace hořlavých složek ve výfukových plynech.

2) Úvahy o rychlosti čištění: „3T1O“

  • LM je dolní mez výbušnosti směsi plynů, %
  • Li je dolní mez výbušnosti složky i,%
  • Vi je objemový podíl určité hořlavé složky k hořlavé složce,%

Obvykle se navrhují bez ohledu na vliv inertních plynů, spodní mez výbušnosti výfukových plynů se vypočítává a poměr ředění vzduchem se určuje na základě vztahu mezi koncentrací výfukových plynů a limitní hodnotou výbušnosti 25%. Tento výpočet může zajistit jiskrovou bezpečnost, ale objem výfukových plynů je relativně velký.

Vzhledem k přítomnosti velkého množství inertního plynu CO2 ve výfukovém plynu N2 z nízkoteplotního promývání methanolem a malého množství hořlavých složek,
Podle výpočtové metody pro směs obsahující n hořlavých plynů a p inertních plynů lze určit, že nízkokvalitní směs výfukových plynů hořlavých a inertních plynů je nehořlavá a nevýbušná.

Výfukové plyny z nízkoteplotního praní methanolem proto nemají horní ani dolní mez výbušnosti.
Množství doplňovaného vzduchu pro odpadní plyn z nízkoteplotního praní methanolem lze určit na základě obsahu kyslíku ve spalinách po úplné oxidaci vyššího než 3%.

Výpočet hořlavosti směsi výfukových plynů ve vzduchu

Směs výfukových plynů je navržena pro doplnění kyslíku na základě materiálové bilance s obsahem kyslíku ve spalinách okolo 5%.

Porovnání koncentrace hořlavých složek ve výfukových plynech po doplnění kyslíkem a dolní mezí výbušnosti výfukových plynů (bez inertních plynů)

 

Zpracování celkového objemu vzduchu

1) Nízký objem výfukových plynů
2) Objem vzduchu pro doplňování kyslíku

① Materiálová bilance

② Tepelná bilance

Typické inženýrské případy

Analýza situace

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.

Trasa procesu

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;

Hlavní zařízení využívá jeden rotační ventil RTO s objemem vzduchu 270 000, čtvercového uspořádání, vybavený 3 rotačními ventily pro rozvod vzduchu a 36 komorami pro akumulaci tepla.

  • Komplexní léčba:
    Vybaven rotačním RTO o objemu 270 000 vzduchu, polyoxymethylenový koncový plyn smíchaný se vzduchem pro doplnění kyslíku
    Využití odpadního tepla: 46 t/h, nasycená pára 5,1 MPa
  • Normy ochrany životního prostředí:
    celkové emise nemetanových uhlovodíků <50 mg/m³, roční snížení emisí uhlíku o přibližně 860 000 tun;
  • Doba návratnosti: 3 roky

Analýza bezpečnosti

  1. Briefing komplexního řízení/řetězce
  2. Analýza HAZOP
  3. Hodnocení SIL

 

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

125 000 před rozvodem vzduchu

Výpočet mezí výbušnosti hořlavé složky směsi
Vzorec Richarda Chateliho: Lf=100/(V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln)
Mez výbušnosti směsi plynů Lf, % 4.26
25%LEL 1.065
Celková koncentrace hořlavých složek 2.777

Konvenční distribuce vzduchu: Koncentrace hořlavých složek je snížena na <1,065, což znamená, že distribuce vzduchu musí být 2,6krát větší a celkový objem vzduchu dosahuje 330 000.

Zvažte vliv inertního plynu na dolní mez výbušnosti.

Pokud vezmeme v úvahu pouze přívod kyslíku, je přívod vzduchu 100 000 a celkový objem vzduchu je 220 000.

1. Vzdušné pozadí, dolní mez výbušnosti při 900 °C je 25%LEL;
2. Inertní pozadí, nehořlavé a nevýbušné při pokojové teplotě, ale při vysoké teplotě?

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

 

Výkonnostní parametry Rotační ventil RTO Zdvihový ventil RTO
Objem vzduchu 300 000 Nm³/h 300 000 Nm³/h
Struktura směrového ventilu Rotační ventil Zdvihový ventil
Počet reverzních ventilů 3 27
Frekvence rázů při přepínání reverzního ventilu Nepřetržitý provoz bez otřesů 6,48 milionkrát/rok
Počet akumulačních lůžek 36 9
Objem vzduchu na komoru 20000 Nm³/h 75000 Nm³/h
Plocha průřezu jedné akumulační komory tepla 3㎡ 14㎡
Plnicí hmotnost jednokomorové keramické akumulační nádrže tepla 3300 kg 15600 kg
Počet hořáků (kusů) 3 5
Obsazenost (délka*šířka) 26 m × 8 m 48 m × 5 m

√ Hlavní technické ukazatele ochrany životního prostředí

Název parametru Data
Nízkometanové výfukové plyny/10 000 m³/h 10.8-12.5
Doplňkový kyslík ve vzduchu/10 000 m³/h 10.5-11.5
Obsah kyslíku ve spalinách za nízkých teplot % 5
Teplota pece ℃ 960-990
Oxidy dusíku ve výfukových plynech mg/m³ 4.5-10
Celkové nemetanové uhlovodíky ve výfukových plynech mg/m³ 40-60

√ Hlavní ekonomické ukazatele

Název parametru Data
Instalovaný výkon rozvodné sítě 1200 kW/h
Náklady na elektřinu 4,8 milionu juanů/rok
Výkon páry kotle na odpadní teplo 45 t/h
Parametry páry 4,9 MPa, 420 °C
Cena ve službě Steam 120 juanů/t
Přímé ekonomické výhody 43,2 milionu juanů/rok
Snížení spotřeby surového uhlí 50 000 tun/rok
Snížení emisí uhlíku 860 000 tun/rok