Ontzwaveling met ionische vloeistoffen, SCR-denitrificatie en elektrostatische precipitatie voor terugwinning van grondstoffen uit vast afval.

01 — Achtergrondinformatie over de industrie

Terugwinning van grondstoffen uit vast afval: recycling van loodzuuraccu's en de argumenten voor ontzwaveling met ionische vloeistoffen

Het hergebruik van vast afval bevindt zich op het snijvlak van circulair economisch beleid en de beheersing van industriële emissies. Het terugwinnen en omsmelten van lood uit gebruikte loodaccu's is een van de economisch meest belangrijke en technisch meest uitdagende sectoren binnen de afvalverwerkingsindustrie. Gebruikte loodaccu's bevatten restanten van zwavelzuurelektrolyt, loodsulfaatpasta en metalen loodplaten die, wanneer ze in oxidatieovens worden verwerkt, afgas produceren met hoge concentraties SO₂ (van de sulfaat- en zuurverbindingen), NOx (van de hoge-temperatuurreacties in de verbrandingslucht), fijne loodhoudende deeltjes en andere zure gasvormige stoffen. Al deze verontreinigende stoffen moeten tot strenge limieten worden beperkt voordat het afgas wordt geloosd.

Het bedrijf in deze casestudy is een toonaangevende specialist in de sector van loodrecycling en -omsmelting. De belangrijkste activiteiten omvatten het terugwinnen van gebruikte loodaccu's, het omsmelten ervan tot gerecycled lood en de productie van aluminiumlegeringen. Met een jaarlijkse verwerkingscapaciteit van circa 200.000 ton gebruikte accu's en een jaarlijkse productie van gerecycled lood en aluminiumlegeringen van ongeveer 100.000 ton, behoort het tot de toonaangevende bedrijven in de secundaire loodrecyclingindustrie. De fabriek beschikt over twee oxidatieovens (oxidatie-reductieovens), die samen een totaal rookgasvolume van 40.000 m³/u bij 180 °C genereren.

Het meest kenmerkende aspect van de rookgassen van oxidatieovens voor loodrecycling is de combinatie van een hoge SO₂-concentratie (600–1500 mg/Nm³), een hoge NOx-concentratie (600–1500 mg/Nm³), een hoog zuurstofgehalte (8–161 TP3T) en een hoge fijnstofbelasting – dit alles tegelijkertijd in een corrosieve gasomgeving met looddeeltjes en zure nevel. De conventionele natte gaswassing en kalksteen-rookgasontzwaveling (FGD) die worden gebruikt in energiecentrales en de staalindustrie, ondervinden aanzienlijke problemen in deze omgeving, omdat de ionische vloeistofchemie van de rookgassen van loodrecycling omstandigheden creëert die de prestaties van standaard sorbenten belemmeren en complexe vloeibare afvalstoffen genereren. Dit project maakt gebruik van ionische vloeistofontzwaveling – een technologie die specifiek is geselecteerd voor de chemie van deze toepassing – in combinatie met SCR en een meertraps elektrostatische en zakkenfilter-stofverwijderingsketen.

“De belangrijkste technische beslissing in dit project was om de ontzwavelingsfase met ionische vloeistoffen stroomafwaarts van een uitgebreide voorbehandelingsketen voor stofverwijdering met een elektrostatische precipitator (ESP) en zakkenfilter te plaatsen. Hierdoor wordt de deeltjesbelasting sterk verminderd voordat het gas in contact komt met het ionische vloeistofabsorberende materiaal. Deze stofbeheersing stroomopwaarts beschermt de bedrijfsomstandigheden van de recirculatie van de ionische vloeistof, vermindert het risico op verstopping van de katalysator in de SCR-fase en verlaagt de totale bedrijfskosten van het systeem aanzienlijk door gebruik te maken van warmteterugwinning uit een warmtewisselaar met keramische tegels voor lage temperaturen.”

— Samenvatting van technische ervaring, project voor stofverwijdering/ontzwaveling/denitrificatie in de afvalverwerkingsindustrie

02 — Vervuilingsprofiel

Afgas van oxidatieovens: hoge SO₂-, NOx-, PM- en O₂-concentraties in een corrosieve, loodhoudende gasstroom.

De twee oxidatieovens produceren samen 40.000 m³/u procesrookgas bij 180 °C. Het zuurstofgehalte is hoog, tussen 8 en 161 TP3T, wat kenmerkend is voor afgas van oxidatieovens en gevolgen heeft voor zowel de ontzwavelingschemie (die de oxidatie van SO₂ tot SO₃ in natte gaswassers bevordert) als voor het ontwerp van SCR-katalysatoren (waardoor zuurstofbestendige katalysatorformuleringen nodig zijn). Het hoge O₂-gehalte betekent ook dat bij de regeling van de inlaattemperatuur van de ontzwavelingsinstallatie en het beheer van de inlaattemperatuur van de SCR rekening moet worden gehouden met de oxiderende omgeving bij verhoogde temperaturen.

Het verontreinigingsprofiel vereist de gelijktijdige behandeling van vijf parameters: NOx bij 600–1500 mg/Nm³, SO₂ bij 600–1500 mg/Nm³, PM bij 10 mg/Nm³ bij de ontzwavelingsinlaat (na voorbehandeling), NOx bij de SCR-denitrificatie-inlaat bij 10 mg/Nm³ na de denitrificatievoorbehandeling, en NOx bij de uitgang van de oxidatieoven die de SCR binnenkomt in het bereik van 600–1500 mg/Nm³. Alle limieten moeten gelijktijdig in de schoorsteen worden bereikt.

03 — Behandelingsoplossing

Vijfstappenproces: Droge elektrostatische precipitator (ESP) → Warmtewisselaar → Zakfilter → Rookgasontzwaveling met ionische vloeistof → Selectieve koolstofreductie (SCR) → Natte elektrostatische precipitator (ESP)

Het behandelingssysteem is gebouwd op de bestaande infrastructuur van de oxidatieoven, waarbij een nieuw SCR-denitrificatiesysteem is toegevoegd aan de bestaande combinatie van elektrostatische precipitator (ESP), ionische vloeistofontzwaveling en natte ESP. Het fundamentele ontwerpprincipe is dat de ionische vloeistofontzwavelingsfase een grondig voorgereinigde gasstroom vereist om effectief te functioneren: stofdeeltjes in de gasstroom absorberen en deactiveren het ionische vloeistofabsorbent, waardoor het vermogen om SO₂ af te vangen in de loop van de tijd afneemt. Door een uitgebreide voorbehandelingsketen van droge ESP, warmtewisselaar en zakkenfilter vóór de ionische vloeistoffase te plaatsen, wordt de concentratie van fijnstof in het gas dat de ionische vloeistofabsorber binnenkomt, verlaagd tot ≤10 mg/Nm³ – een niveau waarbij de bedrijfsomstandigheden van de ionische vloeistof adequaat zijn en de levensduur van de recirculatie acceptabel is.

De tweede belangrijke ontwerpbeslissing betreft de positionering van de SCR-reactor stroomafwaarts van de ionische vloeistof-ontzwavelingsfase. Deze koude-zijde SCR-configuratie is noodzakelijk omdat de ionische vloeistof-ontzwaveling de SO₂-concentratie tot zeer lage niveaus reduceert voordat het gas in contact komt met de SCR-katalysator. Hierdoor wordt het risico op afzetting van ammoniumbisulfaat op de katalysator, dat bij lage temperaturen in gas met een hoge SO₂-concentratie zou optreden, geëlimineerd. Door de SCR na de ionische vloeistof-FGD te plaatsen, werkt de katalysator in een nagenoeg SO₂-vrije omgeving bij 180-220 °C. Hierdoor kan de lage-temperatuur SCR-katalysator de beoogde denitrificatie-efficiëntie van 97% behalen zonder de SO₂-vergiftiging die zou optreden bij een warme-zijde-positie vóór de FGD.

Fase 1: Droge elektrostatische precipitator (ESP) — Voorbehandeling van grove deeltjes

Het rookgas van de oxidatieoven bij 180 °C stroomt eerst door de bestaande droge elektrostatische precipitator (ESP), die het grootste deel van de grove loodhoudende deeltjes uit de gasstroom verwijdert. Deze fase beschermt de daaropvolgende warmtewisselaar tegen erosie door schurend stof en reduceert de fijnstofbelasting tot een niveau dat beheersbaar is voor de warmtewisselaar en het zakkenfilter. De ESP werkt op hoge spanning onder de corrosieve omstandigheden met een hoog zuurstofgehalte in het rookgas van de oxidatieoven en moet daarom zijn uitgerust met corrosiebestendige elektrodematerialen.

Fase 2: Warmtewisselaar met keramische tegels (220°C → 40°C, vervolgens 40°C → 130°C)

Het voorgestofte gas stroomt door de warmtewisselaar met keramische tegels voor lage temperaturen (model HB-565; rookgasvolume 40.000 m³/h per zijde; inlaat warme zijde 220 °C, uitlaat circa 128 °C; inlaat koude zijde 40 °C, uitlaat circa 130 °C; warmtewisselaaroppervlak circa 563 m²; warmtebelasting circa 1.344 kW; ontwerpdruk 5 kPa; behuizingsmateriaal roestvrij staal S31603 met een wanddikte van 0,7 mm; flensmateriaal S30408; afmetingen circa 3.300 × 2.200 × 2.700 mm). Het hete gas wordt voorgekoeld voordat het de zakkenfilter binnenkomt, terwijl het afgekoelde gas na de rookgasontzwaveling opnieuw wordt verwarmd voordat het de SCR-reactor binnenkomt. Deze kringloop voor terugwinning van restwarmte maakt externe gasverwarming voor de SCR overbodig, waardoor een aanzienlijke energiekost wordt omgezet in een zelfvoorzienend warmteterugwinningssysteem dat gebruikmaakt van de thermische energie van de restgassen van de installatie zelf.

Fase 3: Zakkenfilter — Fijnstofzuivering

Na afkoeling door warmtewisselaar komt het gas in het zakkenfilter terecht voor de verwijdering van fijnstof. Het zakkenfilter reduceert de PM-concentratie tot ≤10 mg/Nm³ – de cruciale drempelwaarde voor de haalbaarheid van ontzwaveling met ionische vloeistoffen. De PM-concentratie bij de ingang van de ontzwavelingsfase bedraagt ​​10 mg/Nm³, wat bevestigt dat het zakkenfilter het beoogde voorbehandelingsniveau bereikt. Het zakkenfilter zorgt tevens voor een secundaire afvang van loodhoudende deeltjes die door de elektrostatische precipitator (ESP) zijn gegaan, waardoor de ionische vloeistoffase niet wordt blootgesteld aan het stof met zware metalen dat het ionische vloeistofabsorbens geleidelijk zou vervuilen.

Fase 4: Ontzwaveling met ionische vloeistoffen

Het voorgereinigde gas van circa 40 °C (gekoeld door de warmtewisselaar) komt het ionische vloeistof-ontzwavelingssysteem binnen. Bij ionische vloeistof-ontzwaveling wordt een speciaal samengesteld ionisch vloeistofabsorberend middel gebruikt dat selectief SO₂ uit de gasstroom afvangt door middel van fysieke absorptie. De belangrijkste voordelen ten opzichte van conventionele kalksteen-gips-rookgasontzwaveling voor deze toepassing zijn: (1) geen productie van vast afval – de met SO₂ beladen ionische vloeistof wordt geregenereerd en gerecycled, waardoor geconcentreerde SO₂ ontstaat die kan worden gebruikt voor de productie van zwavelzuur in plaats van gips dat moet worden afgevoerd; (2) geen afvalwaterproductie door het rookgasontzwavelingsproces zelf; (3) de afgevangen SO₂ kan opnieuw worden geconcentreerd en als bijproduct worden verkocht of worden verwerkt tot zwavelzuur, waardoor een kostenpost voor naleving wordt omgezet in een inkomstenbron; (4) lager reagentiaverbruik omdat de ionische vloeistof wordt gerecirculeerd en geregenereerd in plaats van stoichiometrisch te worden verbruikt. De ontzwavelingsuitlaatconcentratie is, zoals ontworpen, ≤35 mg/Nm³, en de daadwerkelijk gemeten waarden bevestigen dit. De belangrijkste operationele controle betreft het pH-beheer van de ionische vloeistofcirculatiekringloop: het bewaken van de pH van de vloeistof en het regelen van de HF- (afkomstig van het afgas van de oxidatieoven) en SO₂-belasting in de ionische vloeistof om de absorptie-efficiëntie te behouden en neerslagvorming te voorkomen die het circulatiesysteem zou kunnen verstoppen.

Fase 5: SCR-denitrificatie (lage temperatuur van 180–220 °C)

Na ontzwaveling met ionische vloeistoffen wordt het schone gas (lage SO₂, lage PM) opnieuw verwarmd van circa 40 °C tot 180-220 °C door een keramische tegelwarmtewisselaar met behulp van de restwarmte van het binnenkomende hete ruwe gas. Het opnieuw verwarmde gas komt vervolgens in de lagedemperatuur SCR-denitrificatiereactor terecht. Het SCR-systeem behaalt een NOx-reductie van 971 TP3T. Belangrijkste katalysatorparameters: 30 katalysatorgaten; elementgrootte 150 × 150 mm (doorsnede), hoogte 580 mm; steek 4,93 mm; gatafstand 4,23 mm; wanddikte 0,70 mm; porositeit 70,11 TP3T; specifiek katalysatoroppervlak 678 m²/m³; actief bestanddeel V₂O₅ op TiO₂-drager (75-851 TP3T dragergehalte); ontwerptemperatuur 220 °C; maximale bedrijfstemperatuur 420 °C. Minimale bedrijfstemperatuur 220 °C; drukval in één laag ≤ 135 Pa (schone katalysator); chemische levensduur: 24.000 uur vanaf het eerste gascontact; denitrificatie-efficiëntie ≥ 96,661 TP3T na 16.000 uur; snelheid van het katalysatorkanaal in de SCR-inlaat 4,33 m/s; theoretisch ureumverbruik 20,38 kg/u; volumestroomsnelheid 2.661 h⁻¹. Het SCR-systeem is stroomafwaarts van de ionenvloeistoffase gemonteerd en maakt gebruik van de SO₂-vrije gasomstandigheden om lage-temperatuurwerking mogelijk te maken zonder vergiftiging van de ammoniumsulfaatkatalysator. Ammoniakwater wordt gebruikt als reductiemiddel met een debiet van 0,02 t/u; gegarandeerde ammoniakemissie ≤ 5 ppm (werkelijk: 3 ppm).

Fase 6: Natte elektrostatische precipitator (WESP) — Eindpolijsting

Het gas dat na de SCR-behandeling vrijkomt, komt in de natte elektrostatische precipitator terecht voor de laatste zuivering van zure nevel en fijne deeltjes voordat het in de schoorsteen wordt afgevoerd. De WESP vangt alle resterende zure aerosolen en submicrondeeltjes op die niet door de eerdere behandelingsfasen zijn verwijderd, waardoor de PM-uitstootdoelstelling van ≤10 mg/Nm³ met voldoende marge wordt gehaald.

⭐ Nieuwe apparatuur toegevoegd in dit upgrade-project

Belangrijkste apparatuurparameters

04 — Kernvoordelen

Zes redenen waarom deze procesarchitectuur optimaal is voor de recycling van lood uit de afgassen van oxidatieovens.

• ✓
  Grondige stofverwijdering stroomopwaarts beschermt tegelijkertijd de ionische vloeistof en de SCR-katalysator: De fundamentele architectonische beslissing in dit project is om het fijnstofprobleem grondig aan te pakken voordat het gas in contact komt met het ionische vloeistofabsorbens of de SCR-katalysator. De gecombineerde droge elektrostatische precipitator (ESP), warmtewisselaar en zakkenfilter reduceert het fijnstofgehalte van de ruwe ovenuitgang tot ≤10 mg/Nm³ vóór de ionische vloeistoffase en tot een nog lager niveau vóór de SCR-fase. Deze diepgaande voorbehandeling dient twee doelen: het handhaaft de optimale bedrijfsomstandigheden voor de recirculatie van de ionische vloeistof door te voorkomen dat het absorberensss met deeltjes wordt verontreinigd, en het beschermt de SCR-katalysator tegen versnelde verstopping en chemische vergiftiging als gevolg van blootstelling aan loodhoudend stof in hoge concentraties. Beide voordelen dragen direct bij aan een langere levensduur van het systeem en een lagere onderhoudsfrequentie.
• ✓
  Koude-zijde SCR na ionische vloeistof FGD elimineert vergiftiging van de ammoniumbisulfaatkatalysator: Lage-temperatuur SCR bij 180–220 °C is gevoelig voor de afzetting van ammoniumbisulfaat (ABS) wanneer SO₂ aanwezig is op het katalysatoroppervlak, omdat de ABS-vormingssnelheid het hoogst is bij 180–280 °C. Door de SCR stroomafwaarts van de ionische vloeistof-ontzwavelingsfase te plaatsen, wordt de SO₂-concentratie bij de SCR-inlaat verlaagd van 600–1500 mg/Nm³ tot ongeveer 35 mg/Nm³ of lager. Bij deze lage SO₂-concentratie wordt de ABS-vormingssnelheid drastisch verlaagd, waardoor de lage-temperatuur SCR-katalysator de 97%-denitrificatie-efficiëntie kan leveren zonder de progressieve katalysatordeactivering door ABS-vervuiling die zou optreden bij een SCR-opstelling aan de hete zijde, stroomopwaarts van de FGD.
• ✓
  Warmteterugwinning met keramische tegels in een warmtewisselaar elimineert de kosten van externe SCR-herverwarming: Voor een effectieve katalytische reactie heeft het SCR-systeem een ​​inlaatgastemperatuur van 180–220 °C nodig. Het gas dat na de ionenvloeistof-rookgasontzwaveling (FGD) wordt afgevoerd, heeft een temperatuur van ongeveer 40 °C. Zonder warmterecuperatie zou dit betekenen dat 40.000 m³/u gas van 40 °C naar 180 °C verwarmd moet worden – een energieverbruik dat overeenkomt met ongeveer 75 m³/u aardgas. De keramische tegelwarmtewisselaar wint deze energie terug uit het binnenkomende hete ruwe gas (dat sowieso gekoeld moet worden voor de zakkenfilter- en ionenvloeistoffasen), waardoor een vrijkomend energieoverschot wordt omgezet in de benodigde warmte voor herverwarming, zonder extra brandstofkosten. Het aardgasverbruik van 75 m³/u is nodig om de warmtewisselaar bij te vullen en de inlaattemperatuur van het SCR-systeem op peil te houden, maar dit is aanzienlijk minder dan zonder het warmterecuperatiesysteem nodig zou zijn.
• ✓
  Ontzwaveling met ionische vloeistoffen produceert geen gipsafval en maakt terugwinning van SO₂-bijproducten mogelijk: In tegenstelling tot kalksteen-gips-rookgasontzwaveling (waarbij gips als vast bijproduct ontstaat dat verwerkt, afgevoerd of verkocht moet worden), regenereert ionische vloeistof-rookgasontzwaveling het absorptiemiddel en concentreert de afgevangen SO₂ als een terugwinbare productstroom. In de context van de loodrecyclingindustrie kan de teruggewonnen geconcentreerde SO₂ worden verwerkt tot zwavelzuur voor hergebruik in de batterijproductie of de productie van industriële chemicaliën. Dit creëert een circulaire economie waarbij een kostenpost voor naleving wordt omgezet in een winstgevend bijproduct. De afwezigheid van gips elimineert bovendien de ontwatering, opslag en logistieke infrastructuur die natte rookgasontzwaveling vereist.
• ✓
  Het upgraden van de bestaande infrastructuur minimaliseert de investeringskosten en de overlast op de locatie: Het project voegt de keramische tegelwarmtewisselaar en het SCR-denitrificatiesysteem toe aan de bestaande elektrostatische precipitator (ESP), zakkenfilter, ionische vloeistofontzwaveling en natte ESP-installatie. Door voort te bouwen op de bestaande infrastructuur in plaats van een volledig nieuw behandelingssysteem te ontwerpen, blijven de investeringskosten van de upgrade beperkt tot de nieuwe componenten (warmtewisselaar en SCR-reactor), terwijl de naleving van alle gereguleerde parameters wordt gewaarborgd. Deze aanpak is direct toepasbaar op elke installatie waar al conventionele emissiebeheersingsapparatuur aanwezig is, maar waar de NOx-normen niet kunnen worden gehaald zonder een extra denitrificatiestap.
• ✓
  De chemische levensduur van de SCR-katalysator bedraagt ​​24.000 uur, wat neerkomt op drie jaar continu gebruik. De chemische levensduurgarantie van de SCR-katalysator van 24.000 uur vanaf het eerste gascontact, gecombineerd met de gegarandeerde efficiëntie van ≥96,66% na 16.000 uur, betekent dat de katalysator ongeveer 3 jaar (8.000 uur per jaar) kan functioneren voordat de chemische levensduur is bereikt. De in deze installatie gebruikte V₂O₅/TiO₂-katalysatorformulering voor lage temperaturen is specifiek ontworpen voor de SO₂-arme, O₂-rijke omgeving van de gasstroom na de ionenvloeistof-rookgasontzwaveling (FGD). Een drukval van ≤135 Pa (schone katalysator) is gegarandeerd, waardoor het SCR-systeem binnen de capaciteit van de bestaande afzuigventilator kan werken zonder dat een upgrade van de ventilator nodig is.

05 — Operationele resultaten

Geverifieerde nalevingsgegevens: Alle parameters liggen op of onder de toegestane limieten.

Jaarlijkse bedrijfskosten: elektriciteit bij een werkelijk vermogen van 123 kW (0,4 RMB/kWh, 8.000 uur/jaar) = circa 39,36 tienduizend RMB; aardgas voor SCR-herverwarming bij 75 m³/u (3,2 RMB/m³, 8.000 uur) = circa 192 tienduizend RMB; ammoniakwater bij 0,02 t/u (500 RMB/t, 8.000 uur) = circa 8 tienduizend RMB. Aardgas voor het handhaven van de SCR-temperatuur is de belangrijkste kostenpost, wat de waarde van de keramische tegelwarmtewisselaar benadrukt bij het verminderen van de behoefte aan bijverwarming.

06 — Waarschuwingen bij de implementatie

Essentiële technische en operationele lessen voor de behandeling van afgassen bij loodrecycling

• ⚠️
  Slechte stofverwijdering aan de inlaat van het systeem leidt tot een afname van de efficiëntie van de ontzwaveling met ionische vloeistoffen aan de uitlaat van het systeem. Voeg daarom monitoring van de fijnstofconcentratie toe aan de inlaat van het systeem en reageer direct wanneer de efficiëntie daalt. Het belangrijkste gedocumenteerde risico is dat een slechte stofverwijdering in de voorbehandeling de efficiëntie van de ontzwaveling met ionische vloeistoffen vermindert. Loodhoudende en andere deeltjes uit de oxidatieoven worden geabsorbeerd in het circulatiecircuit van de ionische vloeistof, waardoor het absorptiemiddel geleidelijk verontreinigd raakt en de SO₂-absorptiecapaciteit afneemt. Installeer een continue PM-concentratiemonitor bij de ingang van de ionische vloeistoffase. Wanneer de PM-concentratie bij de ingang boven de ontwerpdrempel (≤10 mg/Nm³) stijgt, start dan onmiddellijk een onderzoek naar de prestaties van de elektrostatische precipitator (ESP) en het zakkenfilter. Als de stofverwijderingsefficiëntie is gedaald, pak dan de oorzaak aan voordat de SO₂-afvangcapaciteit van het ionische vloeistofsysteem wordt aangetast. Verhoog de capaciteit van het ontzwavelingssysteem als de SO₂-belasting van de ionische vloeistof niet binnen acceptabele grenzen kan worden gehouden, door gebruik te maken van een absorptiemiddel met een hogere capaciteit of een verhoogde regeneratiesnelheid.
• ⚠️
  Een onvoldoende gecontroleerde SO₂-concentratie aan de voorkant van het SCR-denitrificatieproces verhoogt de kans op de vorming van ammoniumsulfaat en verstopping van de katalysator. Zelfs na de ontzwaveling met ionische vloeistoffen bereikt een bepaalde hoeveelheid rest-SO₂ (≤35 mg/Nm³ volgens het ontwerp) de SCR-katalysator. Bij een bedrijfstemperatuur van 180–220 °C kan zich nog steeds ammoniumbisulfaat (ABS) vormen als de SO₂-concentratie aan het katalysatoroppervlak hoger is dan verwacht – bijvoorbeeld als de ontzwavelingsefficiëntie met ionische vloeistoffen onder het ontwerpniveau daalt tijdens een verontreiniging door het absorptiemiddel. Monitor de drukval in het SCR-systeem continu. Als de drukval boven de ontwerpwaarde stijgt (wat wijst op ABS- of stofafzetting), verhoog dan de inlaattemperatuur van het SCR-systeem boven 280 °C om de ABS-afzettingen te verdampen. Als de drukval door reiniging niet tot een acceptabel niveau kan worden teruggebracht tijdens normaal bedrijf, voer dan een thermische analyse van het katalysatorbed uit om te bepalen of er onomkeerbare verontreiniging heeft plaatsgevonden.
• ⚠️
  De instabiliteit van de temperatuurregeling bij SCR-denitrificatie maakt het moeilijk om de denitrificatie-efficiëntie te garanderen. Monitor daarom altijd de inlaattemperatuur van de denitrificatie en stop de ammoniakinjectie als de temperatuur onder het ontwerpminimum daalt. Het derde gedocumenteerde risico is dat een instabiele temperatuurregeling bij de inlaat van het SCR-denitrificatiesysteem het moeilijk maakt om de denitrificatie-efficiëntie te garanderen. De SCR-katalysator werkt binnen een specifiek temperatuurbereik (ontwerptemperatuurbereik 220–420 °C; minimum 220 °C). Als de prestaties van de keramische warmtewisselaar afnemen (door vervuiling) of als het aanvullende aardgasverwarmingssysteem defect raakt, kan de inlaattemperatuur van de SCR onder de minimumtemperatuur van 220 °C dalen. Onder deze temperatuur is de katalysatoractiviteit onvoldoende en vormt niet-gereageerde ammoniak ammoniumzoutafzettingen in plaats van NOx te reduceren. Installeer een continue temperatuurbewaking bij de SCR-inlaat met een automatische ammoniakinjectie-afsluiting bij 210 °C (10 °C onder de minimale ontwerptemperatuur). Continue ammoniakinjectie bij een temperatuur onder het minimum leidt tot verspilling van reagens, overschrijding van de ammoniaklimiet en afzetting van ammoniumzouten in de katalysatorkanalen.
• ⚠️
  De keramische tegelwarmtewisselaar is het meest corrosiegevoelige onderdeel van het systeem. Voorkom problemen zoals vervanging van platen, lekkage en corrosiesnelheid door de juiste materiaalkwaliteit en gassnelheid te kiezen. De warmtewisselaar verwerkt ruw ovengas (rijk aan SO₂, O₂, fijnstof en loodhoudende deeltjes) aan de hete zijde en schoon na-rookgasontzwavelingsgas aan de koude zijde. Dit creëert een veeleisende omgeving met dubbele corrosie. Het selecteren van de juiste materiaalkwaliteit voor de warmtewisselaar (voor deze installatie is S31603 gespecificeerd), het instellen van de gassnelheid binnen het ontwerpbereik om erosiecorrosie door reststof te minimaliseren en het optimaliseren van de kanaalgeometrie om de slibafzetting te verminderen, zijn de belangrijkste ontwerpprincipes. Periodieke inspectie van de buisoppervlakken van de warmtewisselaar (minimaal jaarlijks vanaf het tweede jaar) op wanddiktevermindering moet worden opgenomen in het geplande onderhoudsschema.
• ⚠️
  Loodhoudende deeltjes uit de oxidatieoven moeten bij elk inzamelpunt voor vast afval in het verwerkingssysteem als gevaarlijk afval worden behandeld: Lood is een gevaarlijke stof volgens de EU REACH-verordening en de Richtlijn gevaarlijke stoffen bij elke concentratie boven de relevante drempelwaarde. Vast afval dat wordt opgevangen in de trechter van de elektrostatische precipitator (ESP), de trechters van de zakkenfilters en de opvangbak voor nat afval van de ESP bevat loodhoudende deeltjes in concentraties die het afval doorgaans als gevaarlijk classificeren. Elke afvalstroom moet afzonderlijk worden gekarakteriseerd door middel van TCLP-percolaattesten (EN 12457) voordat een verwijderingsroute wordt goedgekeurd, en de overdracht moet vergezeld gaan van een aangifteformulier voor gevaarlijk afval volgens de Nederlandse regelgeving voor het transport van gevaarlijk afval. De met looddeeltjes verontreinigde ionische vloeistof moet op dezelfde manier worden gekarakteriseerd wanneer deze uiteindelijk aan het einde van de levensduur wordt vervangen, aangezien deze geabsorbeerde loodverbindingen zal bevatten.
• ⚠️
  Verhoog de bijverwarming (aardgas) als de SCR-inlaattemperatuur lager is dan de minimale 220 °C — en ontlucht via de zijleiding tijdens het opstarten en uitschakelen om te voorkomen dat de katalysator wordt blootgesteld aan koud gas met een hoge luchtvochtigheid: Tijdens het opstarten en uitschakelen van de oxidatieovens zullen de samenstelling en temperatuur van de afgassen buiten de normale bedrijfsparameters vallen. Nat gas of gas met een lage temperatuur en een hoog vochtgehalte moet tijdens deze overgangsperioden om de SCR-reactor heen worden geleid: condensatie van vocht op de katalysator bij temperaturen onder het minimum kan onherstelbare schade aan de katalysator veroorzaken. Zorg ervoor dat het bypasskanaal en de klep voor de zijleiding functioneren vóór de inbedrijfstelling en neem de opstartprocedure voor de bypass op in het trainingsprogramma voor de operators.

07 — Belangrijkste punten uit de techniek

Vier lessen uit dit project voor de behandeling van loodhoudende afgassen

• 1
  De volgorde van de behandelingsfasen bepaalt of elke technologie de beoogde efficiëntie behaalt — de volgorde is belangrijker dan de specificaties van de afzonderlijke apparatuur. In dit project behaalt de SCR een denitrificatie van 97%, niet vanwege een uitzonderlijk hoogwaardige katalysator, maar omdat de behandelingsvolgorde (diepe PM-verwijdering vóór ionische vloeistof-FGD, ionische vloeistof-FGD vóór SCR) de SCR een schone gasstroom met een laag SO₂-gehalte en de juiste temperatuur levert. Dezelfde katalysator op een andere positie – bijvoorbeeld vóór de ionische vloeistof-FGD in een gasstroom met een hoog SO₂-gehalte – zou binnen enkele maanden defect raken door ABS-vervuiling. De architectuur van het behandelingssysteem (volgorde, temperatuur, gasomstandigheden bij elke inlaatfase) is de belangrijkste technische ontwerpbeslissing voor complexe toepassingen met meerdere verontreinigende stoffen.
• 2
  Ontzwaveling met ionische vloeistoffen is een superieur alternatief voor rookgasontzwaveling met kalksteen en gips voor toepassingen met loodrecycling, met name omdat er geen vaste of vloeibare afvalstromen ontstaan ​​tijdens het rookgasontzwavelingsproces zelf. In een installatie die al loodverontreinigd vast afval van de elektrostatische precipitator (ESP) en het zakkenfilter verwerkt, zou de toevoeging van een kalk-gips rookgasontzwavelingsfase een extra stroom potentieel loodverontreinigd gips genereren, wat classificatie en verwijdering als gevaarlijk afval vereist. Het ionenvloeistofproces voorkomt deze extra afvalstroom en produceert tegelijkertijd een terugwinbaar geconcentreerd SO₂-bijproduct met commerciële waarde. Voor elke toepassing met lood, zink of andere zware metalen in de rookgasafgifte, waarbij de afvalstroom van de rookgasontzwaveling als gevaarlijk afval wordt geclassificeerd, dient ontzwaveling met ionenvloeistoffen te worden geëvalueerd als de primaire ontzwavelingstechnologie voordat kalk-gips rookgasontzwaveling wordt gespecificeerd.
• 3
  Door middel van warmteterugwinning via de keramische tegelwarmtewisselaar wordt een energiebehoefte omgezet in de primaire warmtebron voor de SCR-reactor. Het ruwe, hete rookgas (220 °C) moet worden afgekoeld vóór de zakkenfilter- en ionenvloeistoffasen; het gas na de rookgasontzwaveling (40 °C) moet opnieuw worden verwarmd vóór de SCR-installatie. Deze twee temperatuurregelingstaken vullen elkaar direct aan: de warmte die aan de hete kant wordt onttrokken, is precies wat nodig is aan de koude kant. De keramische tegelwarmtewisselaar benut deze thermische complementariteit, waardoor een stoom- of elektrische gasverwarmer, die jaarlijks ongeveer 192.000 RMB aan energiekosten zou toevoegen, overbodig wordt. Dit is de grootste individuele kostenbesparing in het project en toont aan dat het identificeren en terugwinnen van restwarmte een expliciete stap in het systeemontwerpproces moet zijn, en geen bijzaak.
• 4
  Door de bestaande infrastructuur te upgraden met de twee nieuwe componenten (warmtewisselaar en SCR) wordt volledig voldaan aan de NOx-normen tegen een fractie van de kosten van een complete systeemvervanging. Dit project toont het belang aan van een nauwkeurige inventarisatie en capaciteitsbeoordeling van de bestaande apparatuur voordat er met het ontwerp van een upgrade naar een conformiteitsdoel wordt begonnen. De bestaande elektrostatische precipitator (ESP), zakkenfilter, ionische vloeistof rookgasontzwavelingsinstallatie (FGD) en natte ESP bleken allemaal in staat om hun individuele prestatiedoelen te behalen binnen de architectuur van het upgradesysteem. Alleen de warmtewisselaar (voor temperatuurregeling tijdens de SCR-werking) en de SCR-reactor zelf waren nieuwe toevoegingen. De verhouding tussen de investeringskosten van deze incrementele upgrade en een volledig nieuwe systeemvervanging ligt doorgaans tussen de 15 en 251 ton – een overtuigend argument voor een beoordeling van de bestaande infrastructuur voordat een nieuw zuiveringssysteem wordt gespecificeerd.

08 — Veelgestelde vragen

Behandeling van de afgassen bij de recycling van loodzuuraccu's: tien veelgestelde vragen beantwoord

Vragen van beheerders van milieuvergunningen, procesingenieurs en HSE-teams bij secundaire loodproductie-, aluminiumlegeringsrecycling- en afvalverwerkingsbedrijven die upgrades plannen voor SCR-denitrificatie en ionische vloeistofontzwaveling onder de eisen van de EU IED / het Nederlandse Activiteitenbesluit.

Bent u klaar om te voldoen aan de ultralage-emissienormen voor uw recyclingbedrijf?

Ontdek het complete assortiment industriële emissiebeheersingsoplossingen.

Van ionische vloeistof-ontzwaveling en lagedemperatuur-SCR voor loodzuuraccu-recyclinginstallaties tot Regeneratieve thermische oxidatiesystemen voor de reductie van VOC's in de industrie.Ons engineeringteam levert EU IED-conforme oplossingen voor de meest veeleisende emissiebeheersingseisen bij de recycling van non-ferrometalen.