Casestudie · Industriële emissiebeheersing
Hoe een wereldwijde leider in accu's voor elektrische voertuigen een gecombineerde denitrificatie-efficiëntie van 81,51 TP3T (SNCR+SCR) en een ontzwavelingsefficiëntie van 97,91 TP3T behaalde met afgas van de lithiumcarbonaatproductie in een roterende oven, met SO₂-inlaatconcentraties tot 12.000 mg/Nm³ — door gebruik te maken van een dubbellijns SNCR+SCR+kalksteen-gips FGD+kalkbehandelingssysteem dat is aangepast aan de extreme variabiliteit van de chemische samenstelling van het afgas van lithiumcarbonaat-sinterprocessen voor accu's.
SNCR+SCR gecombineerde denitrificatie
Kalksteen-gips FGD
Lithiumcarbonaat sinteren
Ultralage emissies in de batterij-industrie
01 — Achtergrondinformatie over de industrie
Productie van lithiumcarbonaat voor accu's: een snelgroeiende sector met veeleisende emissie-uitdagingen.
Lithiumcarbonaat is een fundamentele grondstof voor de productie van lithiumbatterijen. De wereldwijde vraag groeit snel door de toenemende acceptatie van elektrische voertuigen en de uitbreiding van energieopslag op grote schaal. De productie steeg van 4,1 miljoen ton per jaar in 2014 naar 39,5 miljoen ton in 2022, met een samengestelde jaarlijkse groei van 281 ton per jaar. Prognoses wijzen op een capaciteit van 110 miljoen ton in 2025 en een daadwerkelijke productie van 51,79 miljoen ton in 2023 (een jaarlijkse groei van 31,11 ton per jaar). De behoefte aan productiecapaciteit voor lithiumcarbonaat van batterijkwaliteit zal alleen maar toenemen naarmate de markt voor elektrische voertuigen verder groeit, wat zal leiden tot verdere investeringen in productiefaciliteiten en de bijbehorende infrastructuur voor milieunaleving.
Het bedrijf in deze casestudy is een van de wereldwijd toonaangevende fabrikanten van accu's voor elektrische voertuigen en een van de weinige bedrijven met een volledige dekking van de toeleveringsketen voor deze sector. Het bedrijf is sinds 2015 genoteerd aan een belangrijke binnenlandse beurs en sinds 2022 aan de Zwitserse beurs als eerste fabrikant van accu's voor elektrische voertuigen in Zwitserland. De kernactiviteiten omvatten lithiumbatterijen voor mobiliteitstoepassingen, energieopslagsystemen en apparatuur voor stroomdistributie. Het in 2024 aangekondigde "solid-state battery"-product behaalt een energiedichtheid van 3.500 Wh/kg en een volumetrische energiedichtheid van 800 Wh/L, met een levensduur van 30.000 laadcycli en een theoretisch bereik van meer dan 300.000 km. Het bedrijf produceert bovendien jaarlijks circa 100.000 distributie-eenheden.
De productie van lithiumcarbonaat maakt gebruik van roterende ovensintering om lithiumhoudende grondstoffen (voornamelijk lithiumzouten afkomstig van mica) om te zetten in lithiumcarbonaat van batterijkwaliteit. Het sinterproces omvat een reactie bij hoge temperaturen van sulfaat- en carbonaatverbindingen, wat leidt tot de uitstoot van SO₂ in concentraties die veel hoger liggen dan die van conventionele industriële ketels of energiecentrales. Naarmate de marktvraag naar lithiumcarbonaat toeneemt en de productiecapaciteit groeit, wordt het rookgaszuiveringssysteem voor roterende ovensintering een cruciaal knelpunt op het gebied van compliance en bedrijfsvoering. Dit project maakt gebruik van kalksteen-gips-rookgasontzwaveling (FGD) in combinatie met SNCR+SCR-denitrificatie om ultralage emissiedoelstellingen te behalen en de duurzaamheidsdoelstellingen van de faciliteit te verbeteren.
02 — Vervuilingsprofiel
Afgas van de lithiumcarbonaat-rotatieoven: extreme SO₂-variabiliteit als bepalende uitdaging
De fabriek beschikt over twee roterende ovenproductielijnen, elk uitgerust met een cycloonstofafscheider + koelunit + zakkenfilterstofafscheider, die rookgassen verwerken die vrijkomen bij het sinteren van lithiumcarbonaatbatterijmateriaal. De ovens worden gestookt op aardgas. Het standaard rookgasvolume per productielijn bedraagt 120.000 Nm³/u (185.897 Nm³/u bij procesomstandigheden, 150 °C). Na afkoeling worden de rookgassen opgevangen in het rookgasontzwavelingssysteem (FGD).
Het meest kenmerkende aspect van de rookgassen van een lithiumcarbonaat-rotatieoven is de buitengewone variabiliteit van de SO₂-concentratie. Tijdens de sinterreactiecyclus ontleden lithiumsulfaatverbindingen, waarbij SO₂ vrijkomt: de gemiddelde SO₂-concentratie die de ontzwavelingsabsorber binnenkomt, bedraagt ongeveer 4645 mg/Nm³, maar piekconcentraties kunnen oplopen tot 12.000 mg/Nm³, met een basisniveau van ongeveer 12% zuurstofgecorrigeerde concentratie van circa 809 mg/Nm³ NOx. De schommeling van de SO₂-concentratie van 10:1 tussen basisniveau en piek (van ongeveer 1200 mg/Nm³ tot 12.000 mg/Nm³) vereist dat het rookgasontzwavelingssysteem is ontworpen voor de piekconditie, terwijl tegelijkertijd een stabiele werking en gipskwaliteit worden gewaarborgd tijdens de basis- en middenfase.
| Parameter | Initiële concentratie | Ontworpen Outlet | EU IED / NER-limiet |
|---|---|---|---|
| NOx (als NO₂) | 809 mg/Nm³ (bij 12% O₂, basislijn ammoniakgehalte 12%) | ≤150 mg/Nm³ | IED 2010/75/EU: 150 mg/Nm³ |
| SO₂ (gemiddelde concentratie bij de inlaat van de rookgasontzwavelingsinstallatie) | 4.645 mg/Nm³ gemiddeld; piek 12.000 mg/Nm³ | ≤100 mg/Nm³ | Nederlands Activiteitenbesluit NER |
| Fijnstof (PM) | 658 mg/Nm³ | ≤30 mg/Nm³ | Nederlands Activiteitenbesluit NER ≤5 mg/Nm³ |
| HCl | 3,7 mg/Nm³ | ≤10 mg/Nm³ | IED BAT ≤10 mg/Nm³ |
| HF | 6,74 mg/Nm³ | ≤6 mg/Nm³ | IED BAT ≤1 mg/Nm³ |
| Zure nevel (mist) | 191 mg/Nm³ | ≤20 mg/Nm³ | IED-BAT |
| Standaard rookgas (per leiding) | 120.000 Nm³/h | — | — |
| Procesrookgas (per leiding) | 185.897 Nm³/h bij 150°C | — | — |
| SCR-rookgasvolume | 273.846 Nm³/h (gecombineerd over 2 lijnen) | — | — |
| Uitgangstemperatuur van de oven | 380–420 °C (op het installatiepunt van de SCR/SNCR) | — | — |
Belangrijkste ontwerpuitdaging: Een SO₂-concentratie van gemiddeld 4645 mg/Nm³ en een piek van 12.000 mg/Nm³ vertegenwoordigt een inlaatconcentratie die ongeveer drie keer zo hoog is als de maximale inlaatconcentratie van een typische rookgasontzwavelingsinstallatie (FGD) in een kolencentrale. De piek van 12.000 mg/Nm³, gecombineerd met de noodzaak om een uitlaatconcentratie van ≤100 mg/Nm³ te bereiken (verwijderingsefficiëntie van 99,21 TP3T bij piek), vereist dat de FGD is ontworpen voor extreme overbelasting boven de gemiddelde bedrijfsomstandigheden. Dit leidt tot de behoefte aan overgedimensioneerde absorptietorens, hoge vloeistof-gasverhoudingen en conservatieve stoichiometrische calcium-zwavelverhoudingen in het systeemontwerp.
03 — Behandelingsoplossing
Architectuur met dubbele behandelingslijn: SNCR bij de ovenuitgang + SCR + kalksteen-gips rookgasontzwaveling + kalkontzwaveling
Het project omvat twee productielijnen voor roterende ovens. Het behandelingssysteem voor elke lijn bestaat uit: cycloonvoorreiniging → gaskoeling → stofafscheiding met zakkenfilters → rookgasopvang → SNCR+SCR-denitrificatie → kalk-gips rookgasontzwaveling → nabewerking met kalk. Deze upgrade werd doorgevoerd op de bestaande productielijn voor roterende ovens door de toevoeging van een SCR-denitrificatie-eenheid en een kalk-gips + kalk-ontzwavelingssysteem om te voldoen aan de ultralage emissie-eisen. Voor de tweede productielijn aan de achterzijde van de fabriek wordt tegelijkertijd een kalk-gips-ontzwavelingssysteem ingezet om een SO₂-uitstoot van ≤100 mg/Nm³ te garanderen, terwijl de gemiddelde rookgaswaarden per uur aan alle parameters voldoen.
SNCR-denitrificatie bij de ovenuitgang (380–420 °C-zone)
De installatiepositie van het SCR-systeem is gekozen bij de uitlaat van de meervoudige stofafscheider van de draaioven, waar de temperatuur wordt gehandhaafd op 380–420 °C. Bij deze temperatuur en met een SO₂-gehalte onder de 4600 mg/Nm³ kan een SCR-katalysator voor middelhoge temperaturen worden gebruikt. De interne katalysator van de SCR-reactor is ontworpen met een 2+1-laags configuratie (2 actieve lagen + 1 reservelaag). Het reductiemiddel is ammoniakwater en de front-end SNCR maakt gebruik van een enkelvoudig sproeisysteem. De front-end SNCR garandeert dat de denitrificatie-efficiëntie voldoet aan de denitrificatiedoelstelling. Voor de sproeilagen van de ontzwavelingstoren wordt de openingsgraad aangepast op basis van online monitoringwaarden, waardoor een stabiele uitstoot van ultralage emissies van rookgassen wordt bereikt.
Belangrijkste parameters van de SCR-reactor
Rookgasvolume 273.846 m³/u (gecombineerd over 2 leidingen); rookgastemperatuur 350 °C bij SCR; initiële NOx 809 mg/Nm³; initiële PM 658 mg/Nm³; werkelijke O₂ ≤ 15,21 TP3T; NOx-uitlaat 150 mg/Nm³; aantal poriën in de katalysator 18; porositeit van de katalysator 72,591 TP3T; katalysatorlagen 2+1 (1 reservelaag); katalysatormodules per laag 12; totaal katalysatorvolume 31,104 m³; ontwerptemperatuur 230 °C; maximale bedrijfstemperatuur 350 °C; minimale bedrijfstemperatuur 200 °C; ureuminjectiesnelheid 111,919 kg/u; denitrificatie-efficiëntie 881 TP3T; ammoniakemissie ≤ 3 ppm; drukval ≤ 600 Pa; roetblaasmethode: pulsstraalblazen.
Kalksteen-gips rookgasontzwavelingstoren (φ4,4 m, 120.000 m³/h)
De rookgasontzwavelingstoren (FGD-toren) is het zwaarst belaste onderdeel van het systeem en ontvangt SO₂ met een gemiddelde van 4.645 mg/Nm³ en een piek van 12.000 mg/Nm³. Om een uitlaatconcentratie van ≤100 mg/Nm³ te bereiken onder piekbelasting (verwijderingsrendement van 99,21 TP3T), is de toren ontworpen met een uitzonderlijk hoge vloeistof-gasverhouding van 30 en 4 sproeilagen. Belangrijkste parameters: rookgasvolume 120.000 m³/u per toren; rookgastemperatuur 150 °C; SO₂-inlaat 4.645 mg/Nm³; SO₂-uitlaat 100 mg/Nm³; calcium-zwavelverhouding 1,1; gassnelheid <3,5 m/s; interne diameter van de toren φ4,4 m; vloeistof-gasverhouding 30; 4 sproeilagen; debiet per pomp 900 m³/u; Bezinkingstijd van de slurry: 6 uur; kalksteenverbruik: 718 kg/u (maximaal); gipsproductie: 1.488 kg/u (maximaal); vochtgehalte van het gips: ≤151 TP3T; nevelafscheider: nevelafscheider met twee lagen; opslagcapaciteit voor tussenkalksteen: 50 m³; autonomie van 7 dagen.
Samenvatting van het procesverloop
380–420 °C
NH₃-injectie
900°C-zone
Vooraf stofvrij maken
Zakfilter
350°C
2+1 lagen
φ4,4 m
97.9% SO₂
Na de focusgroepdiscussie
→ Stapel
⭐ Nieuwe of verbeterde apparatuur in dit project
Belangrijkste apparatuurparameters in één oogopslag
| Apparatuur | Belangrijkste specificatie |
|---|---|
| Geïnduceerde tochtventilator | 220.000 m³/u; 5.000 Pa; 250–300 °C; 335 kW per unit; 50 Hz variabele snelheid |
| SCR-reactor | 273.846 m³/h; 350 °C; 2+1 katalysatorlagen; 31.104 m³ katalysator; 88% NOx-rendement; ≤3 ppm NH₃-slip |
| FGD-absorptietoren | φ4,4 m; 120.000 m³/u; L/G=30; 4 spuitlagen; pompcapaciteit 900 m³/u; 718 kg/u kalksteen; 1.488 kg/u gips |
| Gipsproductie (max.) | 1.488 kg/u; vochtgehalte ≤15%; commercieel herbruikbaar |
| Kalksteenopslag | 50 m³; 7 dagen autonomie bij maximaal verbruik |
| Maximaal systeemvermogen | 1.047,52 kW werkelijk vermogen; 1.186,67 kW totaal geïnstalleerd vermogen |
| Jaarlijkse elektriciteitskosten (8.000 uur) | Ongeveer 301,7 tienduizend RMB (equivalent) bij een prijs van 0,36 RMB/kWh. |
| Jaarlijkse waterkosten | Ongeveer 8,8 tienduizend RMB (5,5 ton/uur; 2 RMB/ton) |
| Jaarlijkse kosten voor kalksteen | Ongeveer 172,32 tienduizend RMB (718 kg/u; 300 RMB/t) |
04 — Kernvoordelen
Waarom de gecombineerde denitrificatie (SNCR+SCR) en rookgasontzwaveling met kalksteen en gips de juiste architectuur is voor lithiumcarbonaatovens met een hoog SO₂-gehalte
- ✓
SNCR in de hogetemperatuurovenzone maximaliseert de gecombineerde denitrificatie-efficiëntie: De SNCR-injectiepositie bij de uitgang van de roterende oven (waar het temperatuurbereik van 850–1100 °C beschikbaar is) maakt efficiënte thermische NOx-ontleding zonder katalysator mogelijk. De SNCR verwijdert een deel van de NOx-belasting voordat het gas de SCR-reactor binnenkomt, waardoor de totale NOx-belasting bij de SCR-ingang wordt verminderd. Deze SNCR-voorreductie stelt de stroomafwaartse SCR-reactor in staat een gecombineerde denitrificatie-efficiëntie van 81,51 TP3T te bereiken (van 809 mg/Nm³ tot ≤150 mg/Nm³) met een katalysatorvolume en drukval die niet haalbaar zouden zijn als de SCR de volledige NOx-belasting bij de ingang alleen zou moeten verwerken. - ✓
SCR bij middelhoge temperatuur van 350 °C is haalbaar omdat de aardgasoven geen SO₂ bevat bij de SCR-inlaat: De SCR-reactor is geplaatst bij de uitlaat van de meerbuizenstofafscheider, waar de gastemperatuur ongeveer 350-380 °C bedraagt en – cruciaal – waar SO₂ afkomstig van de sinterreactie nog niet volledig in de gasstroom is terechtgekomen (of gedeeltelijk is verwijderd door de stroomopwaartse stofafscheider). Aangezien aardgas geen zwavel bevat, is de SO₂ volledig een product van de sinterreactie. De plaatsing van de SCR-reactor maakt gebruik van het tijdsvenster vóór het piekpunt van de SO₂-uitstoot om een katalysator voor middelhoge temperaturen te gebruiken zonder vergiftiging door ammoniumbisulfaat. Dit staat in contrast met de inlaat van de rookgasontzwavelingsinstallatie (waar de SO₂-concentratie gemiddeld 4645 mg/Nm³ bedraagt), wat een standaard SCR-katalysator onmiddellijk zou vernietigen. - ✓
Een L/G-verhouding van 30 en 4 spuitlagen bereiken een verwijdering van 97,91 TP3T FGD uit een gemiddelde van 4.645 mg/Nm³. Standaard FGD-systemen voor energiecentrales gebruiken vloeistof-gasverhoudingen (L/G-verhoudingen) van 8–15 voor SO₂-inlaatconcentraties van 1.000–3.000 mg/Nm³. De FGD-toren van de lithiumcarbonaatoven werkt met een L/G-verhouding van 30 – meer dan twee keer de standaardverhouding voor energiecentrales – met 4 sproeilagen in plaats van de gebruikelijke 3. Deze combinatie van een hoge vloeistof-gasverhouding en extra sproeicontact zorgt voor de verlengde absorptieverblijftijd die nodig is om 97,91 TP3T ontzwaveling te bereiken bij een gemiddelde inlaatconcentratie van 4.645 mg/Nm³, terwijl er voldoende prestatiemarge behouden blijft voor de piekconcentratie van 12.000 mg/Nm³, waar 99,21 TP3T verwijdering nodig is om binnen de uitlaatlimiet van 100 mg/Nm³ te blijven. - ✓
Online monitoringgebaseerde regeling van de rookgasontzwavelingssproeilaag optimaliseert het reagentiaverbruik over het volledige SO₂-variatiebereik: De openingsgraad van de sproeilaag in de ontzwavelingstoren wordt aangepast op basis van online SO₂-meetgegevens van zowel de inlaat als de uitlaat van de rookgasontzwavelingsinstallatie (FGD). Tijdens perioden met een normale SO₂-concentratie (wanneer de inlaat zich in het lagere bereik van het gemiddelde van 4645 mg/Nm³ bevindt) worden minder sproeilagen geactiveerd, waardoor het energieverbruik van de pompen en de circulatiesnelheid van de kalkslurry afnemen. Tijdens pieken in de SO₂-concentratie worden alle vier de sproeilagen tegelijkertijd geactiveerd. Dit dynamische beheer van de sproeilagen verlaagt de jaarlijkse energie- en reagentiakosten aanzienlijk in vergelijking met het continu laten draaien van alle vier de lagen op maximale debiet, ongeacht de werkelijke SO₂-belasting. - ✓
Gipsbijproduct met een maximale capaciteit van 1.488 kg/u heeft directe commerciële waarde: De uitzonderlijk hoge gipsproductiesnelheid (maximaal 1.488 kg/u, wat overeenkomt met de gemiddelde SO₂-inlaatconcentratie van 4.645 mg/Nm³) maakt dit rookgasontzwavelingssysteem een belangrijke gipsproducent. Bij een vochtgehalte van ≤151 TP3T voldoet het gips aan de kwaliteitsspecificatie voor hergebruik in de bouw (ondergrond voor gipsplaten, cementadditief) als het chloridegehalte binnen de limiet van EN 13279-1 valt. Dit positioneert het rookgasontzwavelingssysteem als een waardegenererend bijproductproces in plaats van slechts een kostenpost voor naleving van regelgeving, waardoor de kosten voor 718 kg/u kalksteenreagens gedeeltelijk worden gecompenseerd door de opbrengst van de gipsverkoop. - ✓
Ontwerpprincipes voor rookgasontzwaveling met kalksteen en gips toegepast: zeven voordelen voor lithiumcarbonaattoepassingen: Het kalksteen-gips-proces werd voor deze toepassing geselecteerd op basis van dezelfde zeven principes die in energiecentrales zijn gevalideerd: (1) laag energieverbruik en lage bedrijfskosten; (2) beheersbaar gipsbijproduct zonder secundaire vervuiling; (3) compact ontwerp en rationele stromingsverdeling; (4) door computersimulatie geoptimaliseerd ontwerp; (5) geoptimaliseerde gassnelheid voor uniforme absorptie; (6) kalksteen als grondstof is ruim beschikbaar en goedkoop; (7) toreninterieur met tegenstroomsproeien en nevelafscheiders om afzetting op de torenwand te verminderen. Deze principes zijn direct toepasbaar op de rookgasontzwaveling (FGD) van lithiumcarbonaat in roterende ovens, en de operationele ervaring met duizenden FGD-installaties in energiecentrales biedt een sterke kennisbasis voor systeemontwerp en probleemoplossing.
05 — Operationele resultaten
Geverifieerde nalevingsgegevens en jaarlijkse kostenoverzicht
Maximaal systeemvermogen: 1.047,52 kW (werkelijk). Bij 8.000 bedrijfsuren per jaar en een equivalent tarief van 0,36 RMB/kWh bedragen de jaarlijkse elektriciteitskosten circa 301,700 RMB. Jaarlijkse waterkosten: circa 8,800 RMB (5,5 ton/uur, 2 RMB/ton). Jaarlijkse kalksteenkosten: circa 172,32 RMB (718 kg/uur à 300 RMB/ton). De opbrengst van gips als bijproduct, bij een maximale productie van 1.488 kg/uur, compenseert deze kosten voor reagentia gedeeltelijk.
06 — Waarschuwingen bij de implementatie
Kritische technische overwegingen voor de behandeling van rookgassen van lithiumcarbonaat-rotatieovens
- ⚠️
Schommelingen in de SO₂-concentratie stroomopwaarts (als gevolg van de verwerkingsomstandigheden in de productielijn) veroorzaken overbelasting van het rookgasontzwavelingssysteem en beïnvloeden de ontzwavelingsefficiëntie – het grootste risico: Het belangrijkste gedocumenteerde operationele risico is dat fluctuaties in het upstream-proces leiden tot schommelingen in de SO₂-concentratie, waardoor het rookgasontzwavelingssysteem (FGD) overbelast raakt en de afvoer instabiel wordt. Met piekconcentraties van 12.000 mg/Nm³ en een gemiddelde van 4.645 mg/Nm³ is het FGD-systeem al gedimensioneerd voor extreme overbelasting, die hoger ligt dan de typische omstandigheden in een energiecentrale. Elke extra SO₂-piek boven de ontwerppiek van 12.000 mg/Nm³ kan ertoe leiden dat het systeem niet meer aan de eisen voldoet. Implementeer SO₂-monitoring bij zowel de inlaat (vóór absorptie) als de uitlaat (na absorptie) van het FGD-systeem met realtime feedback naar de sproeilaagregeling en stel een protocol op voor voorafgaande melding door het productieteam bij operationele wijzigingen die van invloed zijn op de sinterchemie en de SO₂-uitstoot. - ⚠️
De positionering van de SNCR-sproeier in de draaioven vereist zorgvuldige aandacht. De ovenwand wordt namelijk voornamelijk aangetast door verdamping bij hoge temperaturen, en de rookgassen bevatten veel stof, wat gemakkelijk tot verstopping van de katalysator kan leiden. De projectervaring wijst expliciet op twee SNCR-specifieke risico's: (1) de injectieleiding in het roterende gedeelte van de draaioven moet zorgvuldig worden behandeld – hechting aan de ovenwand wordt voornamelijk veroorzaakt door verdampingsprocessen bij hoge temperaturen, waardoor nozzlematerialen en installatiemethoden nodig zijn die bestand zijn tegen thermische cycli; (2) aangezien de rookgassen bij het SNCR-injectiepunt een hoge stofconcentratie bevatten, is de SCR-katalysator stroomafwaarts gevoelig voor verstopping door deeltjes. Het SCR-roetblaassysteem (pulsstraalblaas) moet vanaf de ingebruikname op de gekalibreerde frequentie worden gebruikt en de eerste katalysatorinspectie na 6 maanden moet een uitgebreide drukvalmeting over alle katalysatorlagen omvatten om te controleren of de verstoppingsgraad binnen acceptabele grenzen ligt. - ⚠️
De temperatuur voor SNCR-denitrificatie is cruciaal — alleen binnen het juiste temperatuurbereik kan een optimale denitrificatie-efficiëntie worden bereikt: Het SNCR-injectiepunt moet de gastemperatuur binnen het bereik van 850–1100 °C houden voor een effectieve thermische NOx-ontleding. Beneden 850 °C is de thermische reactie van NOx naar NH₃ te traag voor een effectieve reductie; boven 1100 °C oxideert de ammoniak en vormt extra NOx in plaats van het te reduceren. De temperatuur van het SNCR-injectiepunt moet continu worden bewaakt en de ammoniakwaterstroom moet in realtime worden aangepast om temperatuurschommelingen in de injectiezone te compenseren. Een niet-uniforme temperatuurverdeling over de dwarsdoorsnede van de oven (vaak voorkomend in roterende ovens met variabele toevoersnelheden) kan tegelijkertijd oververhitte en onderverhitte zones creëren, waardoor de effectieve SNCR-verwijderingsefficiëntie afneemt. - ⚠️
Het extreem hoge verbruik van kalksteen bij rookgasontzwaveling (maximaal 718 kg/u) vereist betrouwbaar beheer van de toeleveringsketen en voldoende opslag op locatie. Met een maximaal kalksteenverbruik van 718 kg/u en een opslagcapaciteit van 50 m³ op locatie (autonomie voor 7 dagen), moet de kalksteenleveringsketen een betrouwbare wekelijkse levering garanderen. Elke leveringsonderbreking die de kalksteenvoorraad onder het minimale operationele niveau brengt, zal leiden tot een verlaging van de SO₂-behandelingscapaciteit, waardoor binnen enkele uren een risico op nalevingsproblemen ontstaat. Implementeer bepalingen in het leveringscontract die een gegarandeerde leveringsfrequentie vereisen, handhaaf een minimaal voorraadniveau (bijv. nog 3 dagen voorraad) dat een automatische bestelling activeert, en documenteer de noodprocedure voor tijdelijke verlaging van de FGD-capaciteit tijdens leveringsonderbrekingen. - ⚠️
De pH-waarde van de FGD-slurry en de oxidatie van calciumsulfiet moeten actief worden beheerd om kalkaanslag te voorkomen en de kwaliteit van het gips te behouden. Bij de hoge SO₂-inlaatconcentraties van deze toepassing accumuleert de rookgasontzwavelingsslurry in het slurrycircuit sulfiet en sulfaat in een tempo dat veel hoger ligt dan gebruikelijk bij rookgasontzwaveling in energiecentrales. De pH-regeling is cruciaal: wanneer de pH in het primaire scrubbercirculatiecircuit onder de 4,5 zakt, moet slurry worden toegevoegd en de pH op 4,5–5,5 worden gehouden; wanneer de pH in het secundaire scrubbercirculatiecircuit onder de 5,5 zakt, moet slurry worden toegevoegd en de pH op 5,5–6,5 worden gehouden. De oxidatieventilator moet continu draaien om een adequate luchttoevoer te garanderen voor de oxidatie van calciumsulfiet tot gips. Onvolledige oxidatie leidt tot calciumsulfietaanslag in de absorber in plaats van de filtreerbare gipskristallen die kunnen worden ontwaterd tot een vochtgehalte van ≤15%. - ⚠️
Rookgas met een hoge SO₂-concentratie dat het ontzwavelingssysteem binnenkomt, kan leiden tot overbelasting van de FGD-installatie. Gebruik daarom een zeer efficiënt ontzwavelingsmiddel op calciumbasis om de ontzwavelingsefficiëntie te verbeteren. Op basis van de gedocumenteerde ervaringssamenvatting is het kritieke punt van dit proces: wanneer de SO₂-concentratie stroomopwaarts piekt op 12.000 mg/Nm³, kan het rookgasontzwavelingssysteem (FGD) de absorptielimiet bijna bereiken, zelfs met een L/G-verhouding van 30 en 4 sproeilagen. Op dit punt moet de kalkslurry een optimale pH hebben met volledig geactiveerde oxidatie, en moeten alle 4 sproeilagen op maximale doorstroming draaien. Als de kwaliteit van de kalksteen afneemt (lagere CaCO₃-zuiverheid), als een verstopping van de sproeimondstukken de effectieve dekking vermindert, of als de pH van de slurry te laag is geworden, zal het systeem er niet in slagen om tijdens de piek de uitlaatconcentratie van ≤100 mg/Nm³ te halen. Regelmatige (wekelijkse) inspectie van de sproeimondstukken is vereist om te allen tijde een volledige dekking te garanderen.
07 — Belangrijkste punten uit de techniek
Vier lessen uit dit project voor de afvoer van rookgassen uit een lithiumcarbonaatoven met accu's
- 1
De combinatie SNCR+SCR is essentieel wanneer de NOx-inlaat hoger is dan 600 mg/Nm³ en de uitlaatwaarde ≤150 mg/Nm³ is. Geen van beide technologieën afzonderlijk kan de vereiste verwijderingsefficiëntie van 81,51 TP3T behalen bij deze inlaatconditie van de rookgasontzwavelingsinstallatie. SNCR alleen bereikt een NOx-verwijdering van 30–501 TP3T, maar met beperkte selectiviteit en gevoeligheid voor temperatuurschommelingen. SCR alleen, bij een debiet van 273.846 m³/h, zou een onpraktisch groot katalysatorvolume vereisen om een verwijdering van 81,51 TP3T te bereiken bij een NOx-concentratie van 809 mg/Nm³. De SNCR-voorreductie reduceert de NOx-concentratie aan de SCR-ingang tot een beheersbaar niveau, terwijl de SCR de precieze, zeer efficiënte reductie levert die nodig is om de limiet van ≤150 mg/Nm³ betrouwbaar te halen. De gecombineerde SNCR+SCR-architectuur is de standaardaanbeveling voor elke toepassing waarbij de NOx-concentratie aan de ingang hoger is dan 600 mg/Nm³ en de NOx-concentratie aan de uitgang lager moet zijn dan 200 mg/Nm³. - 2
Ontwerp de rookgasontzwavelingsinstallatie (FGD) voor de piekconcentratie van SO₂, niet voor het gemiddelde. Bij een variabiliteitsverhouding van 10:1 is het verschil in systeemgrootte aanzienlijk. De gemiddelde SO₂-concentratie van 4645 mg/Nm³ en de piek van 12.000 mg/Nm³ vereisen dezelfde streefwaarde voor de uitlaat van ≤100 mg/Nm³. Bij een gemiddelde inlaat is de verwijderingsefficiëntie 97,81 TP3T; bij een piekinlaat is 99,21 TP3T vereist. Ontwerpen voor gemiddelde omstandigheden (97,81 TP3T verwijdering) en het systeem dienovereenkomstig schalen, zou leiden tot overschrijdingen van de norm tijdens elke SO₂-piek. De rookgasontzwavelingsinstallatie (FGD) moet worden gedimensioneerd voor een verwijderingsefficiëntie van 99,21 TP3T bij een piek van 12.000 mg/Nm³, wat de specificatie L/G=30 en het ontwerp met 4 sproeilagen rechtvaardigt. De marge voor naleving onder gemiddelde omstandigheden (uitlaat ruim onder 100 mg/Nm³) is het natuurlijke resultaat van een correct gedimensioneerd systeem voor de piek. - 3
Dynamische regeling van de sproeilaag op basis van online monitoring transformeert de variabele SO₂-belasting van een operationeel probleem in een operationeel voordeel. De aansturing van de sproeilaagactivering op basis van online SO₂-monitoring transformeert de 10:1 SO₂-variabiliteit van een systeemstressfactor in een kans voor energie- en reagentoptimalisatie. Tijdens normale SO₂-perioden zijn 1-2 sproeilagen voldoende; tijdens piekperioden worden alle 4 geactiveerd. Dit dynamische beheer reduceert het elektriciteitsverbruik van de pompen en de circulatie van kalkslurry tijdens perioden met lage SO₂-concentraties met 50-751 TP3T ten opzichte van het continu activeren van alle 4 lagen. Dit levert aanzienlijke jaarlijkse operationele kostenbesparingen op, terwijl de volledige naleving van de regelgeving onder alle SO₂-omstandigheden gewaarborgd blijft. - 4
De gipsproductie van 1.488 kg/u uit lithiumcarbonaat-rookgasontzwaveling met een hoog SO₂-gehalte is zo groot dat een actieve marketingstrategie voor gips nodig is, en niet alleen een afvalverwerkingsplan. Bij maximale productie produceert deze rookgasontzwavelingsinstallatie ongeveer 35,7 ton gips per 24-uursbedrijfsdag. Dit is een commercieel significant volume dat het rechtvaardigt om vóór de ingebruikname een leveringsovereenkomst met een gipsverwerkingsbedrijf voor de bouwsector af te sluiten, in plaats van de afvoer van gips als een bijzaak te beschouwen. Als de gipskwaliteit (chloridegehalte, vochtgehalte, gehalte aan zware metalen) voldoet aan de geldende normen voor hergebruik van bouwmaterialen, kunnen de inkomsten uit de gipsverkoop de kosten van 718 kg/u kalksteenreagens aanzienlijk compenseren.
08 — Veelgestelde vragen
Rookgasbehandeling van de roterende oven met lithiumcarbonaatbatterij: tien vragen beantwoord
Vragen van beheerders van milieuvergunningen, procesingenieurs en duurzaamheidsteams bij productiefaciliteiten voor batterijmaterialen die SCR-denitrificatie en upgrades van rookgasontzwavelingsinstallaties met een hoog SO₂-gehalte plannen onder de eisen van de EU-milieuverordening / het Nederlandse Activiteitenbesluit.
Bent u klaar om te voldoen aan de ultralage emissienormen voor uw oven voor batterijmaterialen?
Ontdek het complete assortiment industriële emissiebeheersingsoplossingen.
Van SNCR+SCR-denitrificatie en rookgasontzwaveling van kalksteen-gips met een hoog SO₂-gehalte voor roterende lithiumcarbonaatovens 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 voor materialen in nieuwe energiebatterijen.
