Выбрать страницу

Методы снижения интенсивности магнитного излучения при выплавке карбоната лития: преодоление экстремальной коррозионной активности, высокой влажности и отрицательных температур окружающей среды.

Пример из практики · Контроль промышленных выбросов

Как завод по выплавке карбоната лития в Нанкине, обслуживающий глобальные цепочки поставок аккумуляторов для электромобилей, добился нулевого уровня видимого белого дыма и полного соответствия стандарту GB 31573−2015 — используя установку магнитной очистки дымовых газов на основе графенового композита, обрабатывающую 50 000 Нм³/ч отходящих газов печи с конденсатом pH≈2 и экстремальными проблемами адгезии частиц.

Устранение белых перьев
Обработка отходящих газов печи карбонатом лития
Магнитная очистка дымовых газов
Подавление нетеплового шлейфа
Материалы для аккумуляторных батарей электромобилей. Снижение выбросов вредных газов.

46,500
Нм³/ч
Номинальный объем дымовых газов
≥97%
Скорость очистки
Удаление смешанных загрязняющих веществ
50→10
мг/Нм³
Плотность загрязняющих веществ на входе и выходе
57 кВт
Рабочее напряжение
Потребление энергии системой при полной нагрузке

01 — Информация об отрасли

Выплавка карбоната лития и растущее давление в отношении соблюдения норм по выбросам белого дыма.

Карбонат лития является основным материалом для цепочек поставок в электронной информационной промышленности и важнейшим компонентом для сталелитейной и аккумуляторной отраслей. Часто называемый «приправой промышленности», он также широко применяется в химической промышленности, военной технике, легком машиностроении, керамике и специальном стекле. Глобальный рынок карбоната лития стабильно растет: согласно данным отраслевых исследований, глобальная выручка увеличивалась из года в год с 2020 по 2022 год, достигнув 2,8 млрд долларов США к 2022 году, и прогнозируется, что рынок будет поддерживать среднегодовой темп роста в 2,51 млрд долларов США, приблизившись к 3,3 млрд долларов США к 2029 году.

В процессе промышленной выплавки карбоната лития, при котором сподуменовая руда обжигается при высокой температуре во вращающихся печах, а затем преобразуется посредством кислотного выщелачивания и осаждения, из печи образуются дымовые газы, представляющие собой необычайно сложную комбинацию требований к обработке: высокотемпературные отработанные газы, охлаждаемые до температуры, близкой к точке росы, с помощью многоступенчатой ​​системы обработки, сильнокислый конденсат (pH≈2), высокоадгезивные твердые частицы, включая мелкую пыль и остатки кристаллических солей, а также высокая влажность, которая приводит к образованию видимого белого шлейфа независимо от снижения концентрации загрязняющих веществ.

Предприятие, рассматриваемое в данном исследовании, расположено в верховьях реки Циньхуай в Нанкине, провинция Цзянсу, с прямым доступом к Нанкинской кольцевой дороге и автомагистралям, соединяющим его с Шанхаем, Ханчжоу, Сучжоу, Уси, Чанчжоу, Чжэньцзяном, Уху, Мааньшанем и другими крупными городами. Компания управляет сверхкрупным рудником по добыче сподумена и создала интегрированное предприятие, охватывающее добычу, переработку руды и выплавку карбоната лития. Ее флагманский продукт — карбонат лития марки «Хунхэ» — был признан правительством города Нанкин «ключевым продуктом» и «сертифицированным продуктом качества» и пользуется высоким спросом у отечественных потребителей.

«Отходящие газы печи, содержащие карбонат лития, вводят в заблуждение: концентрация загрязняющих веществ после очистки кажется незначительной, но сочетание конденсата с pH ≈ 2, чрезвычайно липких мелкодисперсных частиц и высокой влажности окружающей среды создает условия обработки, которые в течение нескольких месяцев делают неэффективными обычные абсорбирующие материалы. Выбор материала является решающим инженерным решением в данном случае».

— Инженерно-технический обзор проекта по снижению выбросов магнитного факела при выплавке карбоната лития.

Система магнитной очистки дымовых газов в закрытом режиме ожидания, демонстрирующая видимое белое дымовое облако из выхлопной трубы вращающейся печи плавильной печи для карбоната лития перед включением.


02 — Профиль загрязнения

Характеристика дымовых газов: отходящие газы вращающейся печи для обжига карбоната лития с экстремальными коррозионными и адгезионными свойствами.

Система очистки отходящих газов печи начинается с гравитационной пылеулавливающей камеры, за которой следуют котел-утилизатор тепла, электростатический осадитель, скруббер для десульфуризации и дымовая труба. В ходе модернизации были внедрены два новых элемента оборудования — охладитель дымовых газов и установка для удаления магнитного дымового шлейфа — для повышения общей эффективности очистки и устранения видимого белого дымового шлейфа.

После прохождения через десульфуризационный скруббер предварительно обработанные дымовые газы направляются в охладитель дымовых газов, где технология конденсации снижает температуру газа примерно до 40 °C, уменьшая активность молекул воды и подготавливая газ к поступлению в установку магнитной очистки дымовых газов. Затем охлажденный газ поступает в установку магнитной очистки дымовых газов, где магнитное поле удаляет остаточные мелкодисперсные частицы и кислотный туман, дополнительно уменьшая образование белых дымовых газов. Очищенный газ, наконец, выводится через существующую дымовую трубу.

  • NOx: Начальное значение 50 мг/Нм³; предельное значение на выходе 50 мг/Нм³ согласно GB 31573−2015.
  • SO₂: Начальное значение 100 мг/Нм³; целевое значение на выходе ≤30 мг/Нм³. Решается на этапе мокрой десульфуризации, расположенном выше по потоку.
  • Твердые частицы (PM): Начальная концентрация 50 мг/Нм³; целевая концентрация на выходе ≤10 мг/Нм³. Мелкодисперсная литийсодержащая пыль и остатки кристаллических солей обладают высокой адгезией, что особенно проблематично для обычных абсорбирующих материалов.
  • Оксид углерода (CO): Присутствует в результате химических реакций восстановления углерода в печи; контролируется на этапе подготовки сырья для обеспечения безопасности. Не является основным загрязняющим веществом, соответствующим нормативам, на этапе после очистки сточных вод.
  • Сильнокислый конденсат (pH≈2): Конденсат дымовых газов, отходящий от печи для обжига карбоната лития, содержит растворенную кислоту с pH ≈ 2. Это является основной причиной коррозии всего последующего оборудования и обуславливает выбор композитного абсорбирующего материала на основе графена в качестве предпочтительного по сравнению с любыми стандартными металлическими или волокнистыми аналогами.
  • Прилипание кристаллических солей и мелкодисперсной пыли: В процессе выплавки карбоната лития образуются мелкокристаллические солевые отложения, обладающие чрезвычайно высокой адгезией при температурах ниже точки росы. Эти отложения быстро накапливаются на поверхностях абсорберов и форсунках обратной промывки, что требует применения специального давления обратной промывки и конструкции фильтров, значительно превосходящих стандартные промышленные требования.
  • Высокая влажность окружающей среды (влажность на входе в МПА: 50%): Газ, прошедший через скруббер/охладитель, поступает в установку MPA при температуре приблизительно 40 °C и влажности на входе 50%, образуя видимое белое облако при любых условиях окружающей среды без активного удаления аэрозолей.
Параметр Начальная концентрация Торговая точка (дизайн) Нормативный лимит
оксиды азота 50 мг/Нм³ ≤50 мг/Нм³ 50 мг/Нм³
SO₂ 100 мг/Нм³ ≤30 мг/Нм³ 30 мг/Нм³
Твердые частицы (PM) 50 мг/Нм³ ≤10 мг/Нм³ 10 мг/Нм³
Плотность смешанных загрязняющих веществ на входе (на входе в установку MPA) 50 мг/Нм³ ≤10 мг/Нм³ 10 мг/Нм³
Видимое белое облако Настоящее (устойчивое) Нет (невидимый) Белое облако перьев не видно
Объем дымовых газов (номинальный) 46 500 Нм³/ч
Температура дымовых газов (на выходе из печи) 50°C
Температура на входе (блок МПА, доохладитель) ≈40°C
Влажность на входе (в блоке МПА) 50%
pH конденсата ≈2 (сильнокислый)

03 — Технические требования

Критерии проектирования систем подавления магнитного факела при выплавке карбоната лития.

Перед выбором технологии очистки инженерная группа определила следующие требования к конструкции связующего вещества, отражающие специфические условия коррозии, адгезии, влажности и климата, характерные для данного процесса выплавки карбоната лития.

🎯

Технология, доказавшая свою эффективность в коммерческом плане

Допускаются только проверенные на практике, коммерчески зрелые технологии. Все оборудование и вспомогательные материалы должны соответствовать применимым национальным стандартам производства. Система должна демонстрировать улучшение показателей очистки на 30%–50% по сравнению с существующими базовыми показателями с использованием проверенной технологии.

⚙️

Широкий диапазон допустимых нагрузок

Система должна сохранять эффективность очистки и подавление дымовых газов при изменении объема дымовых газов от 101 тонны на 3 тонны до 1101 тонны на 3 тонны от номинальной проектной мощности, компенсируя изменения нагрузки, вызванные циклической работой печи и колебаниями качества подаваемого сырья в течение производственных циклов.

🛡️

Коррозионная стойкость при pH≈2

Все компоненты, контактирующие с сильнокислотным конденсатом, должны быть изготовлены из материалов, рассчитанных на непрерывную эксплуатацию в кислой среде с pH ≈ 2, или покрыты ими. Композитный абсорбирующий слой из графена обеспечивает как необходимую кислотостойкость, так и термическую стабильность, необходимую для периодической регенеративной продувки горячей водой накопившихся отложений клея.

Отсутствие вторичного загрязнения

В результате процесса очистки не должно образовываться новых потоков сточных вод, отработанных химических реагентов или опасных твердых отходов. Система должна иметь стабильную и надежную внутреннюю цепочку поставок сырья. Все основное оборудование должно поставляться от производителей, имеющих национальную сертификацию качества.

💡

Энергоэффективность

Выбор оборудования должен минимизировать как капитальные затраты, так и эксплуатационные расходы. Конструкция должна включать энергосберегающие технологии и устройства для снижения инвестиционных и эксплуатационных издержек, с целью достижения минимально возможного удельного энергопотребления при требуемой производительности очистки.

🔊

Соблюдение норм по уровню шума

Уровень шума всего вращающегося оборудования не должен превышать 85 дБ(А) на расстоянии 1 м, что соответствует промышленным ограничениям класса II согласно GB 12348−2008. Расположение оборудования должно учитывать существующие ограничения площадки и доступное пространство в пределах существующей зоны обработки.

🔄

Модульная и перспективная конструкция

Модульная конструкция должна обеспечивать возможность адаптации к ужесточению нормативных требований в течение 3–5 лет без замены основных систем. Передовые технологии должны одновременно решать проблему остаточных выбросов газообразных загрязняющих веществ, чтобы обеспечить соответствие объекта требованиям классификации сверхнизких выбросов в соответствии с будущими изменениями в разрешительной документации.

Адаптация к изменению климата окружающей среды

При проектировании установки МПА необходимо в полной мере учитывать местные условия температуры и влажности окружающей среды, включая минусовые зимние температуры в районе Нанкина. Оборудование, контрольно-измерительные приборы и системы отвода конденсата должны быть защищены от повреждений, вызванных замерзанием, во время эксплуатации в условиях низких температур.


04 — Раствор для лечения

Как была сконфигурирована система подавления магнитного струйного излучения для отходящих газов печи по производству карбоната лития.

Метод подавления магнитных выбросов (MPA) — также известный как магнитная очистка паров, улавливание кислотного тумана в сухой фазе, нетепловое удаление белого дыма, или очистка выхлопных газов с помощью магнитного поля — устраняет видимое белое облако дыма, одновременно удаляя три физических фактора: мелкодисперсные частицы, кислотные аэрозоли и насыщенный водяной пар. Генератор магнитной энергии BLEMG-1KS создает контролируемый градиент поля, который заставляет парамагнитные молекулы и заряженные аэрозольные частицы мигрировать к поглощающему слою из графенового композита, в результате чего выходящий газовый поток лишается той фракции аэрозоля, которая генерирует видимое облако дыма.

В результате модернизации в существующую систему очистки были добавлены два новых технологических этапа: охладитель дымовых газов, расположенный между скруббером десульфуризации и установкой МПА, и сама установка МПА. Охладитель снижает температуру газа примерно с 50°C до 40°C с помощью технологии конденсации, уменьшая кинетическую энергию молекул воды и повышая эффективность улавливания мелкодисперсной аэрозольной фазы установкой МПА. Полная модернизированная технологическая схема выглядит следующим образом:

Усовершенствованный технологический процесс: от вращающейся печи до чистой дымовой трубы.

Ротари
Печь
Гравитация
Пылевая камера
Отработанное тепло
Котел + ЭСП
Влажная десульфуризация дымовых газов
Поломоечная машина
Дымовые газы
Охладитель ★
Подразделение МПА ⭐
(BLCNXB-5W)
Чистый
Куча

★ В этом обновлении добавлено новое снаряжение ⭐ В этом обновлении добавлено новое снаряжение

Усовершенствованная технологическая схема системы удаления магнитного дымового шлейфа для очистки отходящих газов вращающейся печи при выплавке карбоната лития, демонстрирующая новые этапы охлаждения дымовых газов и полировки с помощью магнитоплазменной обработки, интегрированные в существующую систему очистки.

Конфигурация системы и основные технические параметры

В блоке МПА, выбранном для данного проекта, используется башня наружная, нижний вход / верхний выход Данная конфигурация представляет собой автономный модуль, установленный рядом с существующей башней десульфуризации. Его компактные размеры (6,1×4,2×13,5 м) хорошо подходят для ограниченного пространства, доступного в рамках существующей системы очистки сточных вод.

Параметр Спецификация
Модель блока BLCNXB-5W
Тип макета Внешний, автономный модуль башни
Ориентация воздушного потока Нижний вход, верхний выход
Эффективность очистки ≥97%
Концентрация смешанных загрязняющих веществ на входе 50 мг/Нм³
Концентрация смешанных загрязняющих веществ на выходе ≤10 мг/Нм³
Системное сопротивление 250 Па
Обработанный объем дымовых газов 50 000 Нм³/ч
Температура дымовых газов на входе (в единицах МПа) ≈40°C (после охлаждения)
Материал поглощающего слоя Композит из графена
Габариты оборудования (Д×Ш×В) 6,1 м × 4,2 м × 13,5 м
Модель генератора магнитной энергии БЛЕМГ-1КС
Рабочее напряжение 57 кВт
Количество рабочих дней в году 330 дней в году
Годовые затраты на электроэнергию Примерно 207 700 юаней в год

3D-визуализация установки магнитопоглощающего распыления BLCNXB-5W для плавильного завода по производству карбоната лития, демонстрирующая конфигурацию башни и внешнего модуля, а также планировку этажа.


05 — Основные преимущества

Почему метод подавления магнитных выбросов превосходит альтернативные способы удаления отходящих газов из печей, содержащих карбонат лития


  • Композитный поглотитель на основе графена выдерживает эксплуатацию при pH ≈ 2 там, где все альтернативные решения оказываются неэффективными: Стандартные волокнистые абсорбирующие прокладки, полимерные сетки и компоненты из углеродистой стали быстро выходят из строя при постоянном контакте с конденсатом с pH ≈ 2, образующимся в результате сгорания карбоната лития в печи. Композитный слой из графена сохраняет структурную целостность и эффективность абсорбции при длительном воздействии кислотного конденсата. Его термическая стабильность также позволяет периодически проводить регенеративную продувку горячей водой для удаления накопившихся отложений кристаллических солей, восстанавливая работоспособность без замены фильтрующего материала.

  • Интеграция охладителя дымовых газов оптимизирует эффективность улавливания МПА: Благодаря установке охладителя дымовых газов между скруббером десульфуризации и блоком МПА, в рамках этого проекта температура газа перед входом в МПА снизилась с 50°C до 40°C. Этот этап предварительного охлаждения уменьшает кинетическую энергию молекул водяного пара и мелкодисперсных аэрозольных частиц, значительно повышая эффективность улавливания абсорбирующим слоем МПА без каких-либо изменений в основном механизме магнитной очистки. Предварительное охлаждение является возможным этапом модернизации для предприятий, где температура газа после скруббера превышает 45°C.

  • Компактные габариты 6,1×4,2×13,5 м позволяют разместить систему очистки сточных вод в условиях ограниченного пространства: Модуль BLCNXB-5W занимает площадь около 25,6 м² — меньше, чем стандартный ряд парковочных мест — что позволяет устанавливать его в ограниченных по пространству коридорах для оборудования, типичных для действующих предприятий по выплавке карбоната лития. Не требуется никаких новых фундаментов или структурных изменений существующей системы обработки.

  • Низкая удельная энергия — 57 кВт при расходе 50 000 Нм³/ч: Система BLCNXB-5W потребляет 57 кВт при полной номинальной мощности, обеспечивая удельное энергопотребление 1,14 Вт на Нм³/ч — значительно ниже типичных для систем подавления дымовых газов с мокрым перегревом показателей в 3–5 Вт на Нм³/ч. При 330 рабочих днях в году и 0,46 юаней/кВт·ч годовые затраты на электроэнергию составляют приблизительно 207 700 юаней, что является весьма конкурентоспособным показателем эксплуатационных расходов, учитывая масштаб получаемой выгоды от соответствия нормативным требованиям.

  • Отсутствие вторичного загрязнения — сухой процесс исключает затраты на сточные воды и реагенты: В процессе MPA в газовый поток не вводятся жидкие реагенты, и непрерывный сброс сточных вод отсутствует. На предприятии, уже использующем несколько кислых и щелочных технологических потоков, исключение новой категории сточных вод из системы контроля выбросов существенно упрощает систему экологического менеджмента и обязательства по получению разрешений на сброс сточных вод.

  • Успешный ввод в эксплуатацию с первой попытки подтверждает надежность технологии: Установка MPA успешно прошла первый этап ввода в эксплуатацию: все эксплуатационные показатели и эффективность устранения выбросов соответствовали проектным параметрам с момента запуска. Этот результат — подтвержденный на нескольких установках MPA в химической и металлургической отраслях — отражает зрелость и проверенную на практике надежность базовой технологии, а не результат конкретного проекта.

Сравнение технологий: MPA против традиционных альтернатив для выплавки карбоната лития.

Критерий Снижение магнитного выброса Щелочная влажная чистка Повторный нагрев газа GGH
Устранение белого шлейфа Завершено (невидимый стек) Нет (дымка сохраняется) Частичный (зависящий от времени)
кислотоустойчивость при pH ≈ 2 Высокий (графеновый композит) Умеренный Низкий (риск коррозии HX)
Вторичные сточные воды Никто Большой объем Никто
Эффективность очистки ≥97% ≈80–85% Н/Д (удаление не требуется)
Стоимость реагентов Ноль Непрерывный Ноль
Адаптируемость к холодной погоде Да (встроенный в дизайн) Риск (замерзание труб) Да (сухая система)
Площадь размещения оборудования Компактный (25,6 м²) Большой (насосная станция, водоем) Середина

06 — Результаты оперативной деятельности

Успешный ввод в эксплуатацию с первого раза и подтвержденные данные о производительности.

Установка для удаления магнитного дымового шлейфа успешно прошла первый пусконаладочный этап. Все эксплуатационные данные и показатели удаления шлейфа соответствовали проектным параметрам с момента первого запуска. Фотографии до и после эксплуатации подтверждают полную трансформацию: в режиме ожидания над дымовой трубой печи виден плотный белый дымовой шлейф; при полной работоспособности системы в идентичных производственных условиях выхлопные газы из дымовой трубы практически незаметны.

≤10
мг/Нм³
Плотность смешанных загрязняющих веществ на выходе
57 кВт
Рабочее напряжение
Полная системная нагрузка
20.77
10 000 юаней/год
Годовые затраты на электроэнергию
330
дней/год
Количество рабочих дней в году

Система магнитной очистки дымовых газов в полном рабочем состоянии на предприятии по выплавке карбоната лития демонстрирует полностью невидимые выхлопные газы из дымовой трубы, без видимых белых дымовых газов после активации системы.


07 — Меры предосторожности при внедрении

Ключевые инженерные аспекты применения отходящих газов при выплавке карбоната лития

  • ⚠️
    Для работы с сильно коррозионно-активным конденсатом (pH≈2) необходимы общесистемные требования по защите от коррозии: Конденсат карбоната лития, образующийся в печи при pH ≈ 2, не является следовым загрязнителем — это основная жидкая фаза во всей установке МПА и во всех последующих процессах обработки конденсата. Каждый компонент, который может контактировать с этим конденсатом — трубопроводы, стенки резервуара, корпуса насосов, корпуса датчиков, несущие конструкции — должен быть рассчитан на непрерывную работу при pH 2. Снижение качества материалов с целью уменьшения стоимости закупки является наиболее распространенной причиной преждевременного выхода оборудования из строя в данном применении. Использование материалов с заниженными характеристиками также аннулирует гарантию производительности системы.
  • ⚠️
    Прилипание кристаллических солей и мелкодисперсной пыли требует увеличения давления и объема обратной промывки: В процессе выплавки карбоната лития образуются кристаллические солевые отложения, которые относятся к числу наиболее липких мелкодисперсных частиц, встречающихся при промышленной очистке дымовых газов. Система рециркуляции обратной промывки должна быть спроектирована со значительно большим напором насоса и объемом потока, чем это предусмотрено для эквивалентных нагрузок, связанных с нелипкой пылью. На этапе детального проектирования следует количественно оценить адгезионные характеристики конкретного потока отходов и соответствующим образом рассчитать размеры системы обратной промывки, вместо того чтобы применять общий коэффициент пылеобразования.
  • ⚠️
    На этапе проектирования необходимо учитывать местные параметры температуры и влажности окружающей среды: Климат Нанкина характеризуется минусовыми зимними температурами. Если проектирование системы MPA основано на средних условиях окружающей среды без учета самого холодного сценария эксплуатации, то трубопроводы для отвода конденсата, обогрев резервуаров и защита приборов будут недостаточно рассчитаны для зимней эксплуатации. Следует предусмотреть обогрев всех конденсатных линий с открытыми наружными участками, обогрев резервуаров с низкотемпературным термостатическим управлением и защиту от замерзания корпусов приборов. Это стандартные дополнения к установкам MPA в условиях холодного климата, которые незначительно увеличивают капитальные затраты, но предотвращают незапланированные остановки.
  • ⚠️
    Работоспособность охладителя дымовых газов должна быть подтверждена при минимальной температуре окружающей среды: Новый охладитель дымовых газов, установленный между скруббером десульфуризации и блоком МПА, снижает температуру газа с 50°C до 40°C, используя разницу температур между потоком газа и окружающим воздухом. В очень холодных зимних условиях охладитель обеспечит большее снижение температуры, чем летом, что потенциально может привести к тому, что температура газа опустится ниже точки росы внутри самого охладителя, создавая проблемы с отводом конденсата внутри корпуса охладителя. Проверьте производительность охладителя во всем годовом диапазоне температур и убедитесь, что резервуар и дренажная система охладителя имеют достаточную емкость для максимального образования конденсата.
  • ⚠️
    Место установки системы непрерывного мониторинга состояния оборудования (CEMS) необходимо подтвердить после модернизации до приемочной инспекции: Установка охладителя дымовых газов и блока МПА между выходом из скруббера десульфуризации и основной дымовой трубой изменяет фактическое местоположение точки сброса для целей мониторинга. Перед подачей на приемку необходимо подтвердить в компетентном бюро по охране окружающей среды, что место установки системы непрерывного мониторинга качества воздуха (CEMS) правильно переопределено на выход блока МПА (который теперь является основанием дымовой трубы), и что все размеры портов мониторинга, платформы доступа и места отбора изокинетических проб соответствуют применимому техническому стандарту мониторинга.
  • ⚠️
    При планировании времени продувки абсорбера необходимо учитывать как сезонные показатели адгезии, так и периоды технического обслуживания печи: Скорость адгезии кристаллических солей не постоянна в течение года — более высокая влажность воздуха летом и меньшие перепады температур газа осенью изменяют скорость образования отложений на абсорбирующем слое. Составьте график продувки, основываясь на данных за первый год эксплуатации вашего конкретного предприятия, а не на универсальном интервале, и согласуйте периоды продувки с плановыми остановками на техническое обслуживание печей, чтобы минимизировать влияние на производство.

08 — Основные выводы из инженерной практики

Четыре урока, которые можно применить на практике, из этого проекта по выплавке карбоната лития.

  • 1
    Установка охладителя дымовых газов перед блоком MPA — это недорогой способ значительно повысить эффективность. Решение о добавлении охладителя дымовых газов между выходом из скруббера десульфуризации и входом в МПА потребовало небольших дополнительных капиталовложений, но существенно улучшило способность установки МПА улавливать мелкодисперсные аэрозоли за счет снижения температуры газа и кинетической энергии молекул воды до того, как они попадут в зону магнитного поля. Этот двухступенчатый подход — сначала охладитель, затем МПА — является рекомендуемой конфигурацией для любого применения, где температура газа после скруббера превышает 45°C. Он также создает естественную точку сбора конденсата в охладителе, которую можно регулировать отдельно, уменьшая нагрузку на абсорбирующий слой МПА.
  • 2
    Технические характеристики материалов, предназначенных для работы при pH ≈ 2, не подлежат обсуждению и замене. В обзоре опыта этого проекта четко указано, что основной проблемой, связанной с материалами, является коррозионная активность конденсата при pH ≈ 2. Для команд, занимающихся закупками и управлением проектами, вывод таков: требования к коррозионностойким материалам в кислотной среде не являются целью снижения затрат, а представляют собой необходимое условие для обеспечения эксплуатационных характеристик. Предприятия, заменяющие материалы с заниженными характеристиками для снижения первоначальных затрат, обычно сталкиваются с первыми коррозионными отказами в течение 12–18 месяцев, после чего затраты на устранение последствий значительно превышают первоначальную экономию.
  • 3
    Для установок MPA, работающих в условиях холодного климата, требуется специальный протокол эксплуатации в зимнее время. Многие проекты MPA проектируются, вводятся в эксплуатацию и первоначально эксплуатируются в периоды мягкой погоды. С наступлением первой зимы предприятия, не имеющие защиты от низких температур в системе отвода конденсата (обогрев трубопроводов, защищенные от замерзания приборы, обогреваемые резервуары), сталкиваются с незапланированными остановками из-за заморозков. Дополнительные затраты на внедрение защиты от низких температур на этапе проектирования составляют лишь небольшую часть затрат на аварийное восстановление в зимний период, когда под угрозой находится производство в печах.
  • 4
    Предварительная оценка адгезии перед расчетом размеров системы обратной промывки предотвращает наиболее распространенную причину отказов оборудования после ввода в эксплуатацию. Адгезия кристаллических солей из отходящих газов печи, содержащих карбонат лития, значительно сильнее, чем адгезия угольной золы или промышленной пыли, на которую рассчитаны системы обратной промывки в других отраслях. Использование общих коэффициентов расчета без данных об адгезии, специфичных для конкретного применения, обычно приводит к созданию систем обратной промывки недостаточного размера, которые теряют эффективность в течение 2–3 месяцев. Перед окончательным определением характеристик насоса и форсунок обратной промывки необходимо провести лабораторные испытания на адгезию репрезентативной пробы конденсата.

09 — Часто задаваемые вопросы

Магнитная очистка плазменного факела на заводах по выплавке карбоната лития: ответы на десять вопросов.

Вопросы от инженеров по соблюдению экологических норм, руководителей предприятий и технических специалистов по закупкам в секторе карбоната лития и материалов для аккумуляторных батарей.

В1. Как MPA справляется с высокоадгезивными кристаллическими частицами солей, характерными для отходящих газов печи по производству карбоната лития?
Композитный абсорбирующий слой из графена термостабилен и не образует постоянных связей с кристаллическими солями или мелкодисперсной пылью при рабочих температурах. Накопившиеся отложения удаляются продувкой горячей водой во время плановых остановок на техническое обслуживание, восстанавливая эффективность абсорбера почти до первоначального уровня. Система рециркуляции обратной промывки для данного применения рассчитана на больший напор насоса и объем потока, чем в стандартных системах с низкой адгезией пыли, что отражает характерное агрессивное адгезионное поведение частиц карбоната лития, образующихся в печах. Встроенные сетчатые фильтры на линиях рециркуляции обратной промывки предотвращают повторное осаждение удаленных отложений на отверстиях распылительных форсунок.
В2. Зачем в данном случае между скруббером для десульфуризации и установкой МПА устанавливается охладитель дымовых газов?
Отходящие газы печи для обжига карбоната лития выходят из десульфуризационного скруббера при температуре приблизительно 50°C — выше, чем типичные 35–40°C на входе для стандартных установок магнитоактивного осаждения (МПА). При 50°C молекулы водяного пара обладают большей кинетической энергией, а мелкие аэрозольные частицы — меньшим размером, что снижает эффективность захвата магнитным полем МПА. Охладитель дымовых газов использует технологию конденсации для снижения температуры газа примерно до 40°C перед входом в МПА, снижая активность молекул воды и повышая эффективность захвата без каких-либо изменений в основном механизме магнитной очистки. Для предприятий, где температура газа после скруббера превышает 45°C, рекомендуется установка охладителя перед установкой МПА.
В3. Какова годовая себестоимость эксплуатации установки BLCNXB-5W, обрабатывающей 50 000 Нм³/ч отходящих газов печи по производству карбоната лития?
Установка BLCNXB-5W работает с мощностью 57 кВт. При работе 330 дней в году по цене 0,46 юаней/кВт·ч годовые затраты на электроэнергию составляют приблизительно 207 700 юаней (приблизительно 20,77 10 000 юаней в год). Затраты на реагенты отсутствуют. Затраты на техническое обслуживание включают периодическую проверку и замену абсорбирующего слоя из графенового композита (каждые 24–36 месяцев в зависимости от пылевой и солевой нагрузки, с регулярной продувкой), замену фильтрующего элемента в линии (ежегодно) и проверку насоса и уплотнений системы конденсата (раз в полгода). Общие годовые эксплуатационные расходы существенно ниже, чем у аналогичной по мощности системы щелочной мокрой очистки, если учесть затраты на закупку реагентов, очистку сточных вод и утилизацию осадка.
Вопрос 4. Соответствует ли MPA стандарту GB 31573−2015 для применения в производстве карбоната лития/неорганической химической промышленности?
Да. Комбинированная система очистки на входе (гравитационная пылеулавливающая камера, котел-утилизатор тепла, электростатический осадитель, мокрый скруббер дымовых газов, охладитель дымовых газов) плюс последующая стадия доочистки MPA обеспечивают соответствие всем параметрам, указанным в GB 31573−2015 для применения в неорганической химической промышленности: NOx ≤50 мг/Нм³, SO₂ ≤30 мг/Нм³, твердые частицы ≤10 мг/Нм³ и отсутствие видимого белого шлейфа. Первоначальный ввод в эксплуатацию подтвердил одновременное соответствие всех параметров на выходе проектным целевым показателям, а выбросы из дымовой трубы стали действительно невидимыми при всех нормальных условиях эксплуатации.
Вопрос 5. Как обеспечивается защита системы во время холодных зим в провинции Цзянсу, когда температура окружающей среды опускается ниже нуля?
Защита систем МПА от низких температур включает в себя: электрический обогрев всех конденсатоотводящих линий с наружным расположением, термостатически регулируемые нагреватели для отстойников, активируемые при температуре ниже 5°C, защищенные от замерзания корпуса приборов для всех передатчиков и анализаторов, расположенных на открытом воздухе, а также изоляцию отстойников для сбора конденсата. Эти меры включаются на этапе проектирования, а не в качестве дополнений после ввода в эксплуатацию, и незначительно увеличивают капитальные затраты на систему, предотвращая при этом незапланированные остановки в холодную погоду. В технической документации на проектирование системы прямо указано, что параметры температуры и влажности окружающей среды в регионе установки должны быть полностью учтены до окончательного расчета размеров оборудования.
В6. Образует ли система MPA какие-либо новые потоки сточных вод или химических отходов?
Процесс MPA полностью сухой при непрерывной работе — жидкие реагенты не вводятся, и сточные воды не образуются постоянно. Единственными вторичными потоками являются: (1) сточные воды, образующиеся периодически во время регенерации абсорбционного слоя после промывки горячей водой, которые должны быть охарактеризованы лабораторным анализом перед утилизацией; и (2) конденсат из охладителя дымовых газов и отстойника установки MPA, содержащий растворенную кислоту и подлежащий утилизации в соответствии с классификацией опасности. Это небольшие по объему, периодические или медленно накапливающиеся потоки, а не непрерывные сбросы, и для их утилизации, как правило, не требуется получение новой категории разрешения на сброс сточных вод для модернизации системы контроля выбросов.
В7. Сколько времени занимает установка BLCNXB-5W, и нужно ли останавливать печь?
Для установки масштаба BLCNXB-5W монтаж обычно занимает 4–8 недель с момента мобилизации площадки до готовности к вводу в эксплуатацию. Большая часть работ по предварительной сборке конструкций, монтажу трубопроводов и изготовлению электрощитов выполняется вне площадки параллельно с подготовительными работами. Фактическая остановка печи, необходимая для механического подключения к существующей системе воздуховодов, обычно составляет 24–48 часов, что может быть запланировано на время планового технического обслуживания печи. Конкретные сроки зависят от доступа к площадке, наличия крана и конфигурации существующих точек подключения технологической линии обработки.
В8. Сколько операторов необходимо для ежедневной работы системы?
Система управления BLEMG-1KS работает автоматически и не требует наличия штатного персонала. Существующие операторы по очистке дымовых газов могут включить контроль со стороны MPA в свои текущие обязанности по обходу дымовых труб, что добавит примерно 15–20 минут в смену на проверку параметров и визуальный осмотр дымовой трубы. Сигналы тревоги направляются в систему управления технологическими процессами (DCS) и/или мобильное устройство оператора, что позволяет быстро реагировать на любые нештатные ситуации. Для проведения работ по техническому обслуживанию (продувка абсорбера горячей водой, замена фильтрующего элемента, осмотр резервуара охладителя) достаточно бригады из 2 техников по техническому обслуживанию с соответствующим защитным снаряжением от коррозии.
В9. Какие каналы CEMS необходимы на выходе MPA для установки по выплавке карбоната лития?
Выход из установки MPA становится официальным пунктом мониторинга дымовых газов. В соответствии с GB 31573−2015, каналы непрерывного мониторинга выбросов, необходимые для предприятий неорганической химической промышленности, включают: твердые частицы, SO₂, NOx, концентрацию кислорода, температуру, расход и содержание влаги. Некоторые местные регулирующие органы также требуют периодического ручного отбора проб для определения конкретных неорганических кислот, тяжелых металлов или других параметров, специфичных для отрасли. После модернизации охладителя дымовых газов и установки MPA необходимо убедиться в компетентном бюро по охране окружающей среды, что место установки системы непрерывного мониторинга выбросов (CEMS) правильно переопределено и что все платформы доступа для мониторинга и изокинетические порты отбора проб соответствуют применимому техническому стандарту мониторинга, прежде чем представлять их на приемку.
В10. Есть ли другие примеры установок MPA, используемые в секторе производства карбоната лития или аккумуляторных материалов?
Да. Технология магнитной очистки дымовых газов внедрена на предприятиях по выплавке карбоната лития и в более широком спектре производства аккумуляторных материалов, помимо проекта в Нанкине, описанного здесь. Для квалифицированных потенциальных клиентов могут быть организованы ознакомительные визиты на аналогичные объекты, включая доступ к проверенным данным мониторинга и независимым отчетам о пробах из дымовых труб, демонстрирующим устойчивое соответствие применимым стандартам выбросов. Пожалуйста, используйте ссылку для связи ниже, чтобы запросить справочную документацию или организовать посещение аналогичного предприятия в секторе производства карбоната лития или аккумуляторных материалов.

Готовы избавиться от белого пера?

Ознакомьтесь с полным спектром решений по контролю промышленных выбросов.

От снижения воздействия магнитных плазменных выбросов при выплавке карбоната лития и производстве аккумуляторных материалов до Регенеративные системы термического окисления для снижения концентрации летучих органических соединений в высоких концентрацияхНаша инженерная команда разрабатывает проверенные на практике решения для самых сложных задач контроля промышленных выбросов.

Данное исследование основано на реальном применении технологии магнитной очистки плазменного шлейфа на предприятии по выплавке карбоната лития в Нанкине, провинция Цзянсу. Технические параметры взяты из проверенных инженерных записей и проектной документации. Результаты отдельных проектов могут варьироваться в зависимости от конкретных условий эксплуатации на объекте, состава исходного сырья и применимого регулирующего органа.