Пример из практики · Контроль промышленных выбросов
Как ведущий производитель предварительно обожженных анодов добился 99,51 тыс. тонн десульфуризации и 951 тыс. тонн пылеудаления из отходящих газов комбинированной печи для кальцинирования и спекания — используя интегрированную систему десульфуризации дымовых газов на основе известняка и гипса (L/G=29,7, 5-слойное распыление) в сочетании с мокрым электростатическим осадителем BLWESP-540 для обработки 400 000 Нм³/ч высококоррозионных отходящих газов с высоким содержанием SO₂, одновременно управляя критическим риском взрыва CO, присущим переработке углеродных материалов.
Известняково-гипсовые дымоукладочные работы
SNCR Денитрификация
Мокрый электростатический осадитель
Спекание углеродного анода
01 — Информация об отрасли
Производство углеродных материалов: стратегически важный сектор со сложными проблемами выбросов.
Углеродные материалы незаменимы для мировой промышленной экономики. Предварительно обожженные аноды используются в электролитической выплавке алюминия в качестве основного расходного электродного материала; графитовые электроды используются в электродуговых печах для выплавки стали; углерод-углеродные композиты применяются в аэрокосмической отрасли, высокоэффективных тормозных системах и производстве полупроводников; а новые углеродные материалы, включая композиты на основе графена, углеродные нанотрубки и углеродное волокно, все чаще играют центральную роль в компонентах новых энергетических транспортных средств, системах хранения энергии и легких конструкционных материалах.
Развитие возобновляемой энергетики — солнечных батарей, ветряных турбин и аккумуляторных батарей для электросетей — стимулирует устойчивый рост спроса на высококачественные углеродные материалы, особенно для применения в качестве электродов для систем хранения энергии и легких конструкционных компонентов. Одновременно с этим глобальный сектор углеродных материалов расширяет свой рыночный охват и сталкивается с растущим регуляторным давлением на свои производственные процессы, особенно в отношении высокого уровня выбросов SO₂ и твердых частиц из печей для кальцинирования и спекания, которые играют центральную роль в производстве углеродных материалов.
В данном исследовании рассматривается специализированное предприятие по производству предварительно обожженных анодов, занимающее площадь 70 000 м² и включающее 8 печей для обжига, 48 печей для спекания, 2 линии формовочного оборудования мощностью 150 000 тонн в год, а также сопутствующее оборудование для защиты окружающей среды (включая системы выработки электроэнергии за счет отработанного тепла), и имеющее годовую производственную мощность в 300 000 предварительно обожженных анодов. Предприятие является ведущим предприятием провинциального уровня в секторе производства предварительно обожженных алюминиевых анодов, обслуживая алюминиевые заводы в качестве важнейшего компонента цепочки поставок. В условиях ужесточения экологических норм система очистки дымовых газов предприятия стала стратегическим приоритетом инвестиций: мокрая десульфуризация дымовых газов с использованием известняка и гипса в сочетании с мокрым электростатическим осаждением в настоящее время является стандартной конфигурацией, используемой в отрасли для решения проблемы выбросов множества загрязняющих веществ из печей для спекания углеродных материалов.
Контекст применения мокрой десульфуризации дымовых газов: десульфуризация дымовых газов с использованием известняка и гипса является одной из наиболее широко применяемых технологий десульфуризации дымовых газов в мире. Ее основные характеристики: высокая эффективность десульфуризации; широкая область применения; относительно низкое соотношение известняка к кальцию; техническая зрелость; и возможность продажи побочного продукта — гипса — в качестве товарного продукта. Система включает в себя систему дымовых газов, систему абсорбции SO₂, систему подготовки абсорбента и систему обработки гипса. Мокрая электростатическая осадка (WESP) — это высокоэффективная технология очистки дымовых газов, предназначенная в первую очередь для обработки мелкодисперсных частиц и кислотного тумана в потоке газа после десульфуризации дымовых газов, снижающая суммарную концентрацию загрязняющих веществ на выходе до уровня ниже 5 мг/Нм³ в наилучших случаях.
02 — Профиль загрязнения
Выбросы продуктов комбинированного процесса кальцинирования и спекания: экстремально высокое содержание SO₂ (6000 мг/Нм³) плюс риск взрыва CO.
В рамках этого проекта осуществляется очистка смешанных отходящих газов как из печей обжига, так и из печей спекания. После охлаждения отходящих газов печей обжига до подходящей температуры и улавливания частиц кокса, все отходящие газы объединяются и направляются в новую систему десульфуризации и мокрый электростатический осадитель для удаления серы и пыли. При этом существующая система отходящих газов печей спекания также интегрирована в новую систему, а очищенные дымовые газы отводятся непосредственно из дымовой трубы через вытяжной вентилятор. Система очистки использует одну систему управления DCS и включает в себя общую систему вентиляторов, систему пульпы, систему приготовления пульпы, систему обезвоживания гипса и систему обработки пульпы.
В состав объединенного потока дымовых газов входят два типа печей: печь для обжига и печь для спекания. Стандартный объем объединенных дымовых газов составляет 230 000 Нм³/ч; при технологических условиях (200°C) этот объем составляет 400 000 Нм³/ч. Расход природного газа составляет 4500 м³/ч. Критической проблемой выбросов является концентрация SO₂ на входе в установку десульфуризации дымовых газов (FGD) на уровне 6000 мг/Нм³ — одна из самых высоких концентраций SO₂ на входе среди всех 30 примеров, представленных в этой брошюре. Эта экстремальная концентрация SO₂ обуславливает очень высокое соотношение L/G (29,7) и пятислойную конфигурацию распыления, необходимую в абсорбере FGD.
риск взрыва CO Уникальной особенностью обработки углеродных материалов является отсутствие аналогичного аспекта в других областях промышленной очистки отходящих газов. В процессах кальцинирования и спекания углерода в качестве побочного продукта сгорания образуется CO; если концентрация CO в комбинированном потоке дымовых газов превышает нижний предел взрывоопасности (порог блокировки ≤250 мг/Нм³), возникает риск взрыва в мокром электростатическом осадителе, где высоковольтное электрическое поле может воспламенить легковоспламеняющуюся смесь CO и воздуха. Это требует: непрерывного мониторинга CO на входе в мокрый электростатический осадитель, связанного с автоматической блокировкой отключения мокрого электростатического осадителя при превышении порогового значения концентрации CO.
| Параметр | Начальная концентрация | Дизайнерский магазин | Ограничение ЕС на самодельные взрывные устройства / NER |
|---|---|---|---|
| оксиды азота | 50–100 мг/Нм³ | ≤100 мг/Нм³ | В соответствии с директивой 2010/75/ЕС, содержание взрывчатых веществ не превышает 100 мг/Нм³. |
| SO₂ (на входе в систему очистки дымовых газов) | 6000 мг/Нм³ | ≤35 мг/Нм³ | Постановление Нидерландов о деятельности ≤35 мг/Нм³ |
| Твердые частицы (PM) | 100 мг/Нм³ | ≤5 мг/Нм³ | Голландский NER ≤5 мг/Нм³ |
| CO (влажная блокировка электростатического фильтра) | Переменный; риск взрыва выше 250 мг/Нм³ | Автоматическое отключение мокрого электростатического фильтра при 150–250 мг/Нм³ | Требуется блокировка безопасности |
| Стандартный объем дымовых газов | 230 000 Нм³/ч | — | — |
| Объем технологических дымовых газов | 400 000 Нм³/ч при 200 °C | — | — |
| Температура на выходе из печи | 200 °C (прокаливание); 170 °C (спекание/десульфуризация) | — | — |
| содержание O₂ | 12–15% фактическое значение (11% исходное значение) | — | — |
| Содержание влаги | 100 г/Нм³ | — | — |
03 — Раствор для лечения
Система очистки дымовых газов на основе известняка и гипса + мокрый электростатический осадитель BLWESP-540: комбинированная система, использующая синергию между мокрой очисткой и электростатическим осаждением.
Для данного применения была выбрана комбинация мокрой десульфуризации дымовых газов (FGD) с использованием известняка и гипса, а также мокрого электростатического осаждения, поскольку эти две технологии дополняют друг друга и взаимно усиливают друг друга. На стадии FGD в основном эффективно удаляется кислый газ SO₂, а также происходит вторичное улавливание мелкодисперсных частиц в распыляемых каплях. На стадии мокрого электростатического осаждения (WESP) в основном удаляются мелкодисперсные частицы и кислотный туман, проходящие через туманоуловители FGD, что позволяет достичь уровня выбросов твердых частиц менее 5 мг/Нм³, чего невозможно надежно добиться только с помощью FGD. Эта комбинация обеспечивает сверхнизкие показатели выбросов как SO₂, так и твердых частиц, чего ни одна из технологий не может достичь по отдельности в данном контексте применения.
В рамках проекта строится одна новая десульфуризационная башня и один новый мокрый электростатический осадитель. Система управления использует единую систему DCS, общую для двух технологических процессов, с общими системами вентилятора, пульпы, подготовки пульпы, обезвоживания гипса и обработки пульпы. Подсистемы технологических потоков включают: систему вентиляторов; систему мониторинга CO; систему абсорбции пульпы; систему подготовки пульпы; систему обезвоживания гипса; систему технологической воды; и электрическую систему.
Абсорбционная башня FGD (диаметр 8,4–6,4 м, производительность 400 000 Нм³/ч)
Абсорбер FGD на основе известняка и гипса рассчитан на полный объем дымовых газов и максимальную концентрацию SO₂ на входе. Ключевые параметры: объем дымовых газов 400 000 м³/ч; температура дымовых газов на входе 200°C; концентрация SO₂ на входе 6000 мг/Нм³; концентрация SO₂ на выходе 35 мг/Нм³; соотношение кальция и серы 1,03; скорость газа <3,5 м/с; внутренний диаметр башни φ8,4/6,4 м (ступенчатый); высота абсорбционной башни 31,5 м; соотношение жидкости и газа 29,7; количество слоев распыления 5; расход одного насоса 1400 м³/ч; время отстаивания суспензии 5 ч; расход известняка в рабочем режиме 2150 кг/ч (максимальный). Производительность по гипсу составляет 3850 кг/ч (максимум, т.е. приблизительно 3,85 т/ч); влажность гипса ≤151 TP3T; туманоуловители: двухслойные ситовые; емкость промежуточного хранилища известняка 180 м³ (7-дневная автономность при объеме 180 м³). Материал для суспензии FGD – дуплексная нержавеющая сталь 2205, выбранная за ее коррозионную стойкость к высокохлоридной и высокосульфатной среде отходящих газов при переработке углеродистых материалов.
Электростатический осадитель мокрого действия (BLWESP-540, 320 000 Нм³/ч)
Газ после десульфуризации дымовых газов (ДПГ) при температуре приблизительно 60°C поступает в мокрый электростатический осадитель BLWESP-540. Осадитель улавливает мелкодисперсные частицы, кислотный туман и субмикронные аэрозоли, не удаляемые туманоуловителями ДПГ. Ключевые параметры: модель осадителя BLWESP-540; внешняя башенная конфигурация; поток газа – нижний вход, верхний выход (прямой сквозной поток); эффективность очистки ≥95%; концентрация смешанных загрязняющих веществ на входе 100 мг/м³; концентрация смешанных загрязняющих веществ на выходе 5 мг/м³; сопротивление корпуса 300 Па; объем обрабатываемых дымовых газов 320 000 м³/ч; температура дымовых газов <60°C; размеры трубной панели 360×6000 мм; высота анодной трубки 6 м; количество анодных трубок 540; скорость газа, усиленная полем, 1,46 м/с; Габариты устройства: 11 500 × 7 500 × 13 000 мм; высота устройства: 18 000 мм; расчетное давление: ±5 000 Па; модель блока питания: BLEMG-2K; количество блоков питания: 2; средняя мощность: 200 кВт.
Краткое описание технологического процесса
Печи
8 единиц
Кокаиновая пыль
Захватывать
Печи
48 единиц
ФГД ⭐
99.5% SO₂
BLWESP-540
≥95% PM
→ Стек
⭐ В этом проекте используется новое оборудование. Блокировка контроля уровня CO на мокром электростатическом фильтре (автоматическое отключение при концентрации CO 150–250 мг/Нм³) защищает от риска взрыва во всей системе.
Сводка по ключевому оборудованию и эксплуатационным расходам
| Элемент | Спецификация |
|---|---|
| Абсорбционная башня системы очистки дымовых газов | φ8,4/6,4 м; H=31,5 м; L/G=29,7; 5 слоев распыления; насос 1400 м³/ч; дуплексный шлам 2205 |
| Максимальный расход известняка в системе очистки дымовых газов | 2150 кг/ч; годовые затраты составляют приблизительно 672 1000 юаней (400 юаней/т). |
| Максимальная добыча гипса методом десульфуризации дымовых газов | 3850 кг/ч (≈3,85 т/ч); влажность ≤15% |
| Мокрый ЭСП | BLWESP-540; 320 000 м³/ч; ≥95%; 540 анодных трубок φ360×6000 мм; 11 500×7500×13 000 мм; BLEMG-2K |
| Циркуляционные насосы (системы очистки дымовых газов) | 5 блоков (A/B/C/D/E); 132/160/185/185/200 кВт; общая установленная мощность составляет приблизительно 862 кВт только для циркуляции. |
| Фанаты искусственного драфта | 350×2 кВт (1 рабочий режим + 1 режим ожидания); 6000 Па; диаметр воздуховода 3220 мм. |
| Максимальная мощность системы в рабочем режиме | Фактическая мощность: 1664,95 кВт; общая установленная мощность: 1959,45 кВт. |
| Годовые затраты на электроэнергию (8000 ч) | Примерно 479,5 юаней в эквиваленте (0,36 юаней/кВт·ч) |
| Ежегодные затраты на известняк | Примерно 672 десятка тысяч юаней (2150 кг/ч при 400 юанях/т) |
| Порог блокировки CO (влажный электростатический фильтр) | Автоматическое отключение при концентрации CO 150–250 мг/Нм³ на входе в мокрый электростатический фильтр (предотвращение взрыва) |
04 — Основные преимущества
Пять причин, почему известняково-гипсовая система очистки дымовых газов (FGD) + мокрый электростатический фильтр (ESP) является оптимальным решением для спекания углеродных анодов из отходящих газов.
- ✓
Комбинация систем очистки дымовых газов (FGD) и мокрого электростатического фильтра (Wet ESP) позволяет достичь того, чего не может ни одна из этих технологий по отдельности: Влажная десульфуризация дымовых газов (FGD) с эффективностью 99,51 TP3T снижает концентрацию SO₂ с 6000 мг/Нм³ до 35 мг/Нм³, но при этом образуется остаточный мелкодисперсный туман из кристаллов сульфата кальция, который проходит через туманоуловитель и без дополнительной очистки обеспечил бы выход твердых частиц на выходе в 20–50 мг/Нм³. Влажный электростатический фильтр (ESP) улавливает эти мелкие кристаллы и капли кислотного тумана, обеспечивая выход твердых частиц на выходе ≤5 мг/Нм³, что соответствует предельно допустимой концентрации твердых частиц, установленной в ЕС для самодельных взрывных устройств (IED BAT). FGD осуществляет интенсивное удаление SO₂; влажный ESP выполняет окончательную очистку твердых частиц. Каждая ступень, работая по отдельности, не обеспечила бы полного соответствия требованиям, но вместе они позволяют достичь сверхнизких показателей соответствия по обоим параметрам. - ✓
Соотношение L/G=29,7 и 5-слойное распыление правильно рассчитаны для входного давления SO₂ 6000 мг/Нм³ при удалении 99,51 TP3T: Соотношение жидкости к газу 29,7 — одно из самых высоких среди всех систем очистки дымовых газов, описанных в 20 рассмотренных тематических исследованиях, — является прямым следствием входной концентрации SO₂ 6000 мг/Нм³ в сочетании с требованием удаления 99,51 TP3T. При стандартных соотношениях L/G в системах очистки дымовых газов электростанций от 8 до 15 парциальное давление SO₂ в газовой фазе при входной концентрации 6000 мг/Нм³ превысит абсорбционную способность жидкой фазы до достижения целевого значения на выходе. Пятислойное распыление и соотношение L/G=29,7 обеспечивают увеличенное время контакта газа и жидкости, необходимое для достижения термодинамической эффективности удаления SO₂. Система, разработанная для условий электростанции и просто увеличенная в размерах, не будет корректно работать в данном применении без специальной оптимизации соотношения L/G и количества слоев распыления. - ✓
Дуплексная нержавеющая сталь 2205 для деталей, контактирующих со шламом системы очистки дымовых газов, решает проблему коррозии отходящих газов в процессе обработки углеродом: Отходящие газы при спекании углеродного анода содержат органические соединения, остатки хлоридов и высокие концентрации сульфатов, что создает исключительно агрессивную коррозионную среду для контура шлама системы очистки дымовых газов (FGD). Стандартная нержавеющая сталь 316L, используемая в системах FGD электростанций, в такой среде подвергается ускоренной коррозии и преждевременному выходу из строя. Дуплексная нержавеющая сталь 2205, обладающая более высоким содержанием хрома (22%), молибдена (3.1%) и азота по сравнению с 316L, обеспечивает превосходную устойчивость к точечной, щелевой и коррозионной расслоению под напряжением в богатой хлоридами и высокосульфатной среде шлама FGD, используемой в процессах обработки углеродом. Эта модернизация материалов увеличивает капитальные затраты, но необходима для достижения расчетного срока службы. - ✓
Блокировка CO на мокром электростатическом фильтре обеспечивает необходимую защиту от риска взрыва: Мокрый электростатический осадитель работает при высоком напряжении (генератор BLEMG-2K, средняя мощность 200 кВт). Отходящие газы углеродного производства содержат CO в концентрациях, которые могут приближаться к нижнему пределу взрывоопасности или превышать его в камере мокрого электростатического осадителя, если горение в печи становится нестабильным. Система мониторинга CO на входе в мокрый электростатический осадитель, связанная с автоматической блокировкой отключения мокрого электростатического осадителя при концентрации CO 150–250 мг/Нм³, является основным барьером безопасности, предотвращающим накопление CO и взрыв в мокром электростатическом осадителе. Эта блокировка должна рассматриваться как критически важная для жизни система, которая должна обслуживаться и проверяться по тому же графику, что и системы пожаротушения и обнаружения газов. - ✓
Гипсовый побочный продукт в производительности 3,85 т/ч приносит значительную коммерческую выгоду: При максимальной производительности по гипсу в 3850 кг/ч эта система очистки дымовых газов производит приблизительно 30,8 т гипса за 8-часовой рабочий день — объем, имеющий важное коммерческое значение. Если качество гипса соответствует техническим требованиям к строительным материалам согласно EN 13279-1 (чистота CaSO₄·2H₂O ≥90%, содержание хлоридов ≤0,01%, влажность ≤15%), выручка от продажи гипса производителям гипсокартона или цемента может существенно компенсировать затраты на известковый реагент в размере 2150 кг/ч. Заключение договора на поставку гипса до ввода в эксплуатацию и внедрение программы мониторинга качества гипса с момента запуска имеет такое же важное коммерческое значение, как и программа соответствия требованиям по содержанию SO₂.
05 — Результаты оперативной деятельности
Проверенные данные о соответствии требованиям и сводный годовой отчет о затратах
Годовые эксплуатационные расходы: электроэнергия при фактической мощности 1664,95 кВт (0,36 юаней/кВт·ч, 8000 ч/год) = приблизительно 479,5 юаней; известняк при производительности 2150 кг/ч (400 юаней/т, 8000 ч) = приблизительно 672 юаня; известняк является основной статьей расходов на реагенты. Производство гипса при производительности 3850 кг/ч при 8000 ч/год = приблизительно 30 800 тонн/год, что может принести существенную выручку от продаж, компенсирующую затраты на реагенты в зависимости от местных рыночных цен на гипс.
06 — Меры предосторожности при внедрении
Шесть важнейших инженерных и аспектов безопасности, касающихся обработки отходящих газов с использованием углеродного анода.
- 🚫
Риск взрыва CO в мокром электростатическом фильтре представляет собой угрозу для жизни и здоровья — блокировка по выбросам CO не является необязательной и ни в коем случае не должна быть отключена: В отходящих газах процесса обработки углерода содержится CO в концентрациях, которые могут приближаться к взрывоопасным уровням в мокром электростатическом фильтре (ЭСП), если горение становится нестабильным. Высоковольтное поле мокрого ЭСП является источником воспламенения. Когда концентрация CO на входе в мокрый ЭСП достигает 150–250 мг/Нм³, автоматическая блокировка отключения мокрого ЭСП должна надежно срабатывать каждый раз. Эта блокировка должна: проверяться с заданной периодичностью (как минимум ежемесячно); обслуживаться квалифицированным специалистом по электроизмерительным приборам; никогда не отключаться по каким-либо эксплуатационным причинам; и быть подключена к центральной системе мониторинга безопасности предприятия с оповещением дежурного руководства. Меры реагирования включают: подключение системы мониторинга концентрации CO на входе в систему десульфуризации дымовых газов к системе управления работой мокрого ЭСП; отключение мокрого ЭСП при достижении концентрации CO в газе 150–250 мг/Нм³; и использование окружающих насыпей, дамб и водосборных бассейнов для аварийного сбора в качестве вторичной защиты. - ⚠️
Коррозионная активность дымовых газов в сочетании с сокращением срока службы оборудования требуют упреждающего управления материальными ресурсами: Второй задокументированный риск заключается в высокой коррозионной активности дымовых газов и несоответствии срока службы оборудования проектным требованиям. Спецификация на дуплексную нержавеющую сталь 2205 для деталей, контактирующих с пульпой установок десульфуризации дымовых газов, является прямым ответом на этот риск. Однако одной лишь спецификации материала недостаточно: мониторинг коррозии (измерение толщины стенок в репрезентативных местах, как минимум ежегодно, начиная со второго года), регулирование pH в контуре пульпы установки десульфуризации дымовых газов (поддержание pH в заданном диапазоне для предотвращения кислотной коррозии при пониженном pH и образования накипи при повышенном pH) и контроль концентрации хлоридов в контуре пульпы (отбор и разбавление для предотвращения накопления хлоридов выше порога коррозионного растрескивания под напряжением) — все это необходимые операционные меры. - ⚠️
Утечки в производственных трубопроводах, вызванные растрескиванием труб, приводят к переливу сточных вод и загрязнению окружающей среды в зоне циркуляции: Третий задокументированный риск — растрескивание труб, приводящее к переливу сточных вод. Сочетание высокосульфатного, высокохлоридного и высокотемпературного шлама, циркулирующего по трубам со скоростью потока насоса до 1400 м³/ч, создает значительные механические напряжения. Необходимо проводить еженедельный визуальный осмотр всех трубопроводов, по которым проходит шлам; включить линии подачи шлама системы очистки дымовых газов в плановое техническое обслуживание для неразрушающего контроля толщины; поддерживать запас запасных частей для стандартных секций труб и фитингов; и обеспечить исправное состояние всех вторичных защитных сооружений (поддоны для сбора капель, обваловочные стенки, аварийные сборные бассейны) для предотвращения попадания перелива в окружающую среду. - ⚠️
Очень высокое потребление известняка (2150 кг/ч) требует надежной системы управления цепочкой поставок и хранением: При максимальном потреблении известняка 2150 кг/ч и объеме хранилища 180 м³ (7-дневная автономность при полной нагрузке) поставка известняка должна рассматриваться как критически важный производственный ресурс. Договор поставки должен гарантировать частоту поставок. Необходимо поддерживать минимальный уровень запасов (3 дня оставшегося запаса), который инициирует автоматические заказы на закупку. В случае любого незапланированного перерыва в поставках необходимо иметь документированную процедуру действий в чрезвычайных ситуациях, включающую снижение производительности производства пропорционально имеющимся запасам известняка. - ⚠️
Для поддержания пригодности гипса для коммерческого повторного использования необходимо заблаговременно контролировать его качество — примеси углерода, образующиеся в процессе производства, могут влиять на чистоту гипса. Отходящие газы при спекании углеродного анода могут содержать остатки органических соединений и частицы кокса, которые абсорбируются в суспензию установки десульфуризации дымовых газов, потенциально загрязняя гипсовый продукт органическими соединениями, тяжелыми металлами из сырья для электродов (нефтяной кокс) или повышенным содержанием хлоридов. Для подтверждения соответствия гипса требованиям коммерческого повторного использования требуется ежемесячный контроль качества гипса, включающий проверку чистоты CaSO₄·2H₂O, влажности, содержания хлоридов и тяжелых металлов. В случае обнаружения загрязнения углеродом гипс должен быть переклассифицирован как промышленные отходы и утилизирован лицензированными подрядчиками, что исключает налоговый вычет и увеличивает затраты на утилизацию. - ⚠️
Система управления DCS, используемая совместно системами FGD и мокрого электростатического фильтра, должна иметь независимые блокировки безопасности, которые не могут быть отключены логикой управления технологическим процессом: Поскольку установка десульфуризации дымовых газов (FGD) и влажный электростатический фильтр (Wet ESP) используют одну систему управления и контроля (DCS), существует риск того, что отказ DCS или ошибка программной логики одновременно повлияют на обе стадии очистки. В частности, блокировка CO должна быть реализована как аппаратное защитное реле (а не как программный логический путь ПЛК), чтобы обеспечить ее работу независимо от состояния DCS. Аналогично, отключение высоковольтного источника питания влажного электростатического фильтра при срабатывании сигнализации CO должно быть аппаратной блокировкой, которая активируется независимо от состояния DCS. Обе блокировки должны быть проверены группой по вводу в эксплуатацию электробезопасности до начала любой производственной операции.
07 — Основные выводы из инженерной практики
Четыре урока, извлеченные из этого проекта по десульфуризации дымовых газов с использованием углеродных материалов и мокрого электростатического фильтра.
- !
Риск взрыва CO в мокрых электростатических фильтрах является уникальным и критически важным фактором безопасности при применении углеродных материалов — к нему следует относиться как к вопросу безопасности жизни, а не как к вопросу соответствия нормативным требованиям. Блокировка CO в мокром электростатическом фильтре является важнейшей системой безопасности на этой установке. Обработка углеродных материалов уникальна среди двадцати рассмотренных случаев тем, что в условиях высоковольтной среды мокрого электростатического фильтра образуются концентрации CO, способные вызвать взрыв. Инженеры, проектирующие системы мокрых электростатических фильтров для обработки углерода, которые не внедряют блокировку CO в качестве стационарной системы обеспечения безопасности, создают неприемлемый риск взрыва. Это не вопрос нормативных предпочтений — это вопрос предотвращения потенциально смертельного взрыва. - 2
6000 мг/Нм³ SO₂ — это не просто «более высокая концентрация» по сравнению с вариантом для стальной печи с концентрацией 2800 мг/Нм³ или вариантом для карбоната лития с концентрацией 4645 мг/Нм³ — для этого требуется принципиально иная конструкция системы десульфуризации дымовых газов с соотношением L/G=29,7 и 5 слоями распыления. Каждое удвоение концентрации SO₂ на входе при той же целевой концентрации на выходе требует приблизительно 20–301 TP3T увеличения отношения L/G для поддержания термодинамической движущей силы абсорбции. При входной концентрации 6000 мг/Нм³ и целевой концентрации на выходе 35 мг/Нм³ (удаление 99,41 TP3T) система фактически достигла верхнего практического предела параметров процесса десульфуризации дымовых газов на основе известняка и гипса. Любое дальнейшее увеличение входной концентрации SO₂ сверх 6000 мг/Нм³ потребует либо двухступенчатой абсорбционной системы, либо совершенно другой технологии десульфуризации. - 3
Дуплексная нержавеющая сталь 2205 для деталей, контактирующих с десульфуризацией дымовых газов в процессах обработки углеродистой стали, не является премиальной модернизацией — это минимально допустимая спецификация для обеспечения достаточного срока службы. Сочетание высокого содержания SO₂ (образующего сульфаты), высокого содержания органических соединений, образующихся при спекании углерода, и высокого содержания хлоридов из примесей сырья создает суспензионную среду, которая в течение 2–3 лет разрушает нержавеющую сталь 316L путем коррозионного растрескивания под напряжением. Дуплексная нержавеющая сталь 2205 — указанная в спецификации для всех компонентов системы очистки дымовых газов, контактирующих с суспензией, — является маркой материала, обеспечивающей достаточную устойчивость к этой конкретной коррозионной среде. Использование материала более низкого качества для снижения первоначальных капитальных затрат приведет к преждевременному выходу оборудования из строя в течение 2–3 лет, что значительно увеличит затраты на замену, превышающие первоначальную экономию. - 4
Производство гипса со скоростью 3,85 т/ч представляет собой значительную возможность получения дохода, оправдывающую инвестиции в управление качеством гипса с самого первого дня. Большинство операторов систем очистки дымовых газов рассматривают гипс как побочный продукт, подлежащий утилизации с минимальными затратами. При производительности 3,85 т/ч эта установка производит приблизительно 30 800 тонн гипса в год. Если этот гипс соответствует требованиям к гипсу промышленного качества (что требует активного управления качеством для подтверждения и поддержания качества), то выручка от продажи гипса может существенно компенсировать основные затраты на известняковый реагент в размере 672 1000 юаней в год. Рассмотрение программы контроля качества гипса как коммерческого предприятия, а не просто обязательства по характеристике отходов, отличает систему очистки дымовых газов, которая частично покрывает свои эксплуатационные расходы, от системы, являющейся центром чистых затрат.
08 — Часто задаваемые вопросы
Спекание углеродного анода, обработка отходящих газов методом десульфуризации дымовых газов + влажная электростатическая фильтрация: ответы на десять вопросов.
Вопросы от специалистов по экологическому лицензированию, инженеров-технологов и групп по охране труда и технике безопасности на предприятиях по производству углеродных материалов, графитовых электродов и предварительно обожженных анодов, планирующих модернизацию систем контроля выбросов дымовых газов и мокрых электростатических фильтров в соответствии с требованиями Постановления ЕС о деятельности в этой области / Постановления Нидерландов о деятельности в этой сфере.
Готовы решить проблему высоких выбросов SO₂ в углеродных материалах?
Ознакомьтесь с полным спектром решений по контролю промышленных выбросов.
От десульфуризации дымовых газов из известняка и гипса и влажного электростатического осаждения для печей с углеродными анодами до регенеративные системы термического окисления для промышленного снижения содержания летучих органических соединений.Наша инженерная команда разрабатывает решения, соответствующие требованиям ЕС по контролю выбросов углеродсодержащих материалов, для самых сложных задач.
