Пример из практики · Контроль промышленных выбросов
Как мировой лидер в производстве аккумуляторных батарей достиг суммарной эффективности денитрификации SNCR+SCR в 81,51 Тт3Т и десульфуризации 97,91 Тт3Т отходящих газов при производстве карбоната лития в вращающейся печи с концентрацией SO₂ на входе, достигающей 12 000 мг/Нм³, — используя двухлинейную систему обработки SNCR+SCR+известково-гипсовая десульфуризация дымовых газов+известь, адаптированную к экстремальной изменчивости химического состава отходящих газов при спекании карбоната лития аккумуляторного качества.
SNCR+SCR Комбинированная денитрификация
Известняково-гипсовые дымоукладочные работы
Спекание карбоната лития
Сверхнизкий уровень выбросов в аккумуляторной промышленности
01 — Информация об отрасли
Производство карбоната лития для силовых батарей: быстрорастущий сектор со сложными проблемами в области выбросов.
Карбонат лития является основным сырьевым материалом для производства литиевых батарей. Глобальный спрос быстро растет на фоне распространения электромобилей и расширения систем хранения энергии в электросетях: объем производства увеличился с 4,1 т/год в 2014 году до 39,5 млн тонн в 2022 году при среднегодовом темпе роста в 281 тыс. тонн на 300 000 тонн, а прогнозы указывают на достижение мощности в 110 млн тонн к 2025 году и фактического производства в 51,79 млн тонн в 2023 году (годовой рост составил 31,11 тыс. тонн на 300 000 тонн). Потребности в мощностях по производству карбоната лития аккумуляторного качества будут только расти по мере дальнейшего развития рынка электромобилей, что приведет к дальнейшим инвестициям в производственные мощности и связанную с ними инфраструктуру для обеспечения экологического соответствия.
Предприятие, рассматриваемое в данном тематическом исследовании, является одним из ведущих мировых производителей аккумуляторных батарей и одним из немногих предприятий, охватывающих всю производственную цепочку в этой отрасли. В 2015 году компания вышла на крупную национальную биржу, а в 2022 году — на Швейцарскую фондовую биржу, став первой компанией по производству аккумуляторных батарей в Швейцарии. Основная деятельность компании включает производство литиевых батарей для транспортных средств, систем хранения энергии и оборудования для распределения электроэнергии. Представленная в 2024 году «твердотельная батарея» достигает плотности энергии 3500 Вт·ч/кг и объемной плотности энергии 800 Вт·ч/л, имеет срок службы 30 000 циклов и теоретический запас хода более 300 000 км. Предприятие также производит около 100 000 распределительных устройств в год.
Производство карбоната лития осуществляется с использованием вращающейся печи для спекания, в результате чего литийсодержащее сырье (в основном, литиевые соли, полученные из слюды) преобразуется в карбонат лития аккумуляторного качества. Химический процесс спекания включает высокотемпературную реакцию сульфатных и карбонатных соединений, которая приводит к выделению SO₂ в концентрациях, значительно превышающих концентрации в обычных промышленных котлах или электростанциях. По мере роста рыночного спроса на карбонат лития и расширения производственных мощностей система очистки дымовых газов для вращающейся печи для спекания становится критически важным узким местом с точки зрения соответствия нормативным требованиям и эксплуатации. В этом проекте используется система очистки дымовых газов на основе известняка и гипса в сочетании с денитрификацией SNCR+SCR для достижения сверхнизких целевых показателей выбросов и повышения экологической эффективности предприятия.
02 — Профиль загрязнения
Отходящие газы вращающейся печи для обжига карбоната лития: экстремальная изменчивость SO₂ как определяющая проблема.
Предприятие эксплуатирует две линии по производству вращающихся печей, каждая из которых оборудована циклонным пылеуловителем + охлаждающей установкой + рукавным пылеуловителем, перерабатывающим дымовые газы от спекания литий-карбонатного аккумуляторного материала. Печь работает на природном газе. Стандартный объем дымовых газов на каждой производственной линии составляет 120 000 Нм³/ч (185 897 Нм³/ч при технологических условиях, 150 °C). После охлаждения дымовые газы собираются в системе очистки дымовых газов (FGD).
Отличительной особенностью отходящих газов вращающейся печи для производства карбоната лития является чрезвычайная изменчивость концентрации SO₂. В ходе цикла реакции спекания соединения сульфата лития разлагаются, выделяя SO₂: средняя концентрация SO₂ на входе в десульфуризационный абсорбер составляет приблизительно 4645 мг/Нм³, но пиковые концентрации могут достигать 12 000 мг/Нм³, при этом базовый уровень составляет приблизительно 121 ТТ3Т, а скорректированная по кислороду концентрация — около 809 мг/Нм³ NOx. Колебания концентрации SO₂ в соотношении 10:1 между базовым и пиковым уровнями (от приблизительно 1200 мг/Нм³ до 12 000 мг/Нм³) требуют, чтобы система десульфуризации дымовых газов была спроектирована для пиковых условий, сохраняя при этом стабильную работу и качество гипса в базовый и среднесрочный периоды.
| Параметр | Начальная концентрация | Дизайнерский магазин | Ограничение ЕС на самодельные взрывные устройства / NER |
|---|---|---|---|
| NOx (в виде NO₂) | 809 мг/Нм³ (при 12% O₂, базовое содержание аммиака 12%) | ≤150 мг/Нм³ | СВУ 2010/75/ЕС: 150 мг/Нм³ |
| SO₂ (среднее значение на входе в систему очистки дымовых газов) | Среднее значение: 4645 мг/Нм³; пиковое значение: 12000 мг/Нм³. | ≤100 мг/Нм³ | Постановление Нидерландов о деятельности NER |
| Твердые частицы (PM) | 658 мг/Нм³ | ≤30 мг/Нм³ | Постановление Нидерландов о мерах реагирования NER ≤5 мг/Нм³ |
| HCl | 3,7 мг/Нм³ | ≤10 мг/Нм³ | Бэтмен, самодельное взрывное устройство ≤10 мг/Нм³ |
| ВЧ | 6,74 мг/Нм³ | ≤6 мг/Нм³ | Бэтмен, самодельное взрывное устройство ≤1 мг/Нм³ |
| Кислотный туман (туман) | 191 мг/Нм³ | ≤20 мг/Нм³ | СВУ Бэтмен |
| Стандартный объем дымовых газов (на одну линию) | 120 000 Нм³/ч | — | — |
| Технологические дымовые газы (по трубопроводу) | 185 897 Нм³/ч при 150 °C | — | — |
| объем дымовых газов SCR | 273 846 Нм³/ч (по двум линиям в сумме) | — | — |
| Температура на выходе из печи | 380–420 °C (в точке установки SCR/SNCR) | — | — |
Основная задача проектирования: Средняя концентрация SO₂ составляет 4645 мг/Нм³, а пиковая — 12000 мг/Нм³, что примерно в 3 раза превышает максимальную концентрацию на входе в типичной установке очистки дымовых газов угольной электростанции. Пиковая концентрация 12000 мг/Нм³ в сочетании с необходимостью достижения концентрации на выходе ≤100 мг/Нм³ (эффективность удаления 99,21 ТТ3Т на пике) требует проектирования установки очистки дымовых газов с учетом экстремальных перегрузок, превышающих средние рабочие условия. Это обуславливает необходимость использования абсорбционных башен увеличенных размеров, высоких соотношений жидкости к газу и консервативных стехиометрических соотношений кальция и серы при проектировании системы.
03 — Раствор для лечения
Двухлинейная архитектура обработки: SNCR на выходе из печи + SCR + известково-гипсовая система очистки дымовых газов + известковая десульфуризация
Проект охватывает две производственные линии с вращающимися печами. Система очистки для каждой линии включает в себя: предварительное обеспыливание циклоном → охлаждение газа → пылеудаление через рукавный фильтр → сбор дымовых газов → денитрификация SNCR+SCR → десульфуризация дымовых газов известняком и гипсом → последующая десульфуризация известью. Модернизация была проведена на существующей производственной линии с вращающимися печами путем добавления установки денитрификации SCR и системы десульфуризации известняком и гипсом + известью для достижения соответствия сверхнизким нормам выбросов. Для второй производственной линии, расположенной в задней части предприятия, одновременно развернута система десульфуризации известняком и гипсом для обеспечения выхода SO₂ ≤100 мг/Нм³, при этом средние значения выбросов дымовых газов за короткий час соответствуют нормам по всем параметрам.
Денитрификация SNCR на выходе из печи (зона 380–420 °C)
Место установки системы SCR выбирается на выходе многотрубного пылеуловителя из вращающейся печи, где поддерживается температура 380–420 °C. При этой температуре и содержании SO₂ ниже 4600 мг/Нм³ можно использовать среднетемпературный катализатор SCR. Внутренний катализатор реактора SCR имеет двухслойную конфигурацию (2 активных слоя + 1 запасной слой). В качестве восстановителя используется аммиачная вода, а в передней части реактора SNCR применяется система распыления с одной форсункой. Передняя часть реактора SNCR гарантирует эффективность денитрификации, соответствующую целевому показателю. Для слоев распыления в десульфуризационной башне количество их открытия регулируется на основе данных онлайн-мониторинга, что обеспечивает стабильный сверхнизкий уровень выбросов дымовых газов.
Основные параметры реактора SCR
Объем дымовых газов 273 846 м³/ч (по двум линиям); температура дымовых газов 350°C при SCR; начальное содержание NOx 809 мг/Нм³; начальное содержание PM 658 мг/Нм³; фактическое содержание O₂ ≤15,2%; содержание NOx на выходе 150 мг/Нм³; количество пор катализатора 18; пористость катализатора 72,59%; количество слоев катализатора 2+1 (1 запасной слой); количество модулей катализатора на слой 12; общий объем катализатора 31,104 м³; расчетная температура 230°C; максимальная рабочая температура 350°C; минимальная рабочая температура 200°C; скорость впрыска мочевины 111,919 кг/ч; эффективность денитрификации 88%; выброс аммиака ≤3 ppm; перепад давления ≤600 Па; Метод продувки сажи: импульсно-струйная продувка.
Абсорбционная башня из известняка и гипса для очистки дымовых газов (диаметр 4,4 м, производительность 120 000 м³/ч)
Башня для очистки дымовых газов (FGD) является наиболее нагруженным элементом системы, принимая SO₂ в среднем в количестве 4645 мг/Нм³ и в пике 12000 мг/Нм³. Для достижения выходного давления ≤100 мг/Нм³ при пиковой нагрузке (эффективность удаления 99,21 TP3T) башня имеет исключительно высокое соотношение жидкости к газу 30 и 4 слоя распыления. Ключевые параметры: объем дымовых газов 120 000 м³/ч на башню; температура дымовых газов 150°C; SO₂ на входе 4645 мг/Нм³; SO₂ на выходе 100 мг/Нм³; соотношение кальция к сере 1,1; скорость газа <3,5 м/с; внутренний диаметр башни φ4,4 м; соотношение жидкости к газу 30; 4 слоя распыления; расход одного насоса 900 м³/ч; Время отстаивания суспензии 6 ч; расход известняка 718 кг/ч (максимальный); производство гипса 1488 кг/ч (максимальное); влажность гипса ≤15%; туманоуловители: двухслойный ситовый туманоуловитель; емкость промежуточного хранилища известняка 50 м³; автономность 7 дней.
Краткое описание технологического процесса
380–420°C
Введение NH₃
зона 900°C
Предварительное обеспыливание
Мешочный фильтр
350°C
2+1 слоя
φ4,4 м
97.9% SO₂
Постфогрупповое обсуждение
→ Стек
⭐ В рамках этого проекта используется новое или модернизированное оборудование
Основные параметры оборудования вкратце
| Оборудование | Основные характеристики |
|---|---|
| Вентилятор принудительной тяги | 220 000 м³/ч; 5000 Па; 250–300 °C; 335 кВт на единицу; регулируемая скорость 50 Гц |
| реактор СКР | 273 846 м³/ч; 350°C; 2+1 каталитических слоя; 31 104 м³ катализатора; эффективность NOx 88%; ≤3 ppm утечки NH₃ |
| Абсорбционная башня системы очистки дымовых газов | φ4,4 м; 120 000 м³/ч; L/G=30; 4 слоя распыления; насос 900 м³/ч; известняк 718 кг/ч; гипс 1488 кг/ч |
| Производство гипса (макс.) | 1488 кг/ч; содержание влаги ≤15%; пригоден для коммерческого использования. |
| Хранение известняка | 50 м³; 7-дневный запас хода при максимальном потреблении |
| Максимальная мощность системы | Фактическая мощность: 1047,52 кВт; общая установленная мощность: 1186,67 кВт. |
| Годовые затраты на электроэнергию (8000 ч) | Примерно 301,7 эквивалента десяти тысяч юаней при цене 0,36 юаня/кВт·ч. |
| Ежегодные расходы на воду | Примерно 8,8 юаней в эквиваленте (5,5 т/ч; 2 юаня/т) |
| Ежегодные затраты на известняк | Примерно 172,32 юаня в эквиваленте (718 кг/ч; 300 юаней/т) |
04 — Основные преимущества
Почему сочетание денитрификации SNCR+SCR и очистки дымовых газов из известняка и гипса является оптимальной архитектурой для печей с высоким содержанием SO₂ и карбонатом лития?
- ✓
Технология SNCR в высокотемпературной зоне печи позволяет максимально повысить эффективность комбинированной денитрификации: Расположение точки впрыска SNCR на выходе из вращающейся печи (где доступен температурный диапазон 850–1100 °C) обеспечивает эффективное термическое разложение NOx без катализатора. SNCR удаляет часть нагрузки NOx до того, как газ поступит в реактор SCR, снижая общую нагрузку NOx на входе в SCR. Это предварительное снижение с помощью SNCR позволяет реактору SCR, расположенному ниже по потоку, достичь общей суммарной эффективности денитрификации 81,51 ТТ3Т (от 809 мг/Нм³ до ≤150 мг/Нм³) при объеме катализатора и перепаде давления, которые были бы недостижимы, если бы SCR приходилось справляться со всей нагрузкой NOx на входе в одиночку. - ✓
Использование среднетемпературного SCR при 350 °C возможно, поскольку в печи для сжигания природного газа на входе в SCR отсутствует SO₂: Реактор SCR расположен на выходе из многотрубного пылеуловителя, где температура газа составляет приблизительно 350–380 °C и — что крайне важно — где SO₂, образующийся в результате реакции спекания, еще не полностью попал в газовый поток (или был частично удален вышестоящим пылеуловителем). Поскольку природный газ не содержит серы, SO₂ является исключительно продуктом химической реакции спекания. Размещение SCR позволяет использовать среднетемпературный катализатор, не подверженный отравлению бисульфатом аммония, в период до достижения пиковой концентрации SO₂. Это контрастирует с входом в зону десульфуризации дымовых газов (где концентрация SO₂ составляет в среднем 4645 мг/Нм³), где стандартный катализатор SCR был бы немедленно разрушен. - ✓
Соотношение L/G 30 и 4 слоя распыления обеспечивает удаление дымовых газов на уровне 97,91 TP3T при среднем значении 4645 мг/Нм³: Стандартные конструкции установок десульфуризации дымовых газов (ДДГ) на электростанциях используют соотношение L/G от 8 до 15 для концентраций SO₂ на входе 1000–3000 мг/Нм³. Башня ДДГ в печи для обжига карбоната лития работает при соотношении L/G = 30 — более чем в два раза превышающем стандартное соотношение на электростанциях — с 4 слоями распыления вместо типичных 3. Такое сочетание высокого соотношения жидкости к газу и дополнительного контакта распыляемого вещества обеспечивает увеличенное время пребывания абсорбционного раствора, необходимое для достижения 97,91 TP3T десульфуризации при средней концентрации на входе 4645 мг/Нм³, при этом сохраняя достаточный запас производительности для пикового значения 12000 мг/Нм³, где требуется удаление 99,21 TP3T для удержания концентрации на выходе в пределах 100 мг/Нм³. - ✓
Система управления слоем распыления при десульфуризации дымовых газов на основе онлайн-мониторинга оптимизирует расход реагентов во всем диапазоне изменчивости SO₂: Количество открываемых распылительных слоев в башне десульфуризации регулируется на основе данных онлайн-мониторинга SO₂ как на входе, так и на выходе из установки десульфуризации дымовых газов. В базовые периоды концентрации SO₂ (когда концентрация на входе находится в нижнем диапазоне среднего значения 4645 мг/Нм³) активируется меньшее количество распылительных слоев, что снижает энергопотребление насоса и скорость циркуляции известняковой суспензии. Во время пиковых событий концентрации SO₂ все 4 распылительных слоя активируются одновременно. Такое динамическое управление распылительными слоями значительно снижает годовые затраты на энергию и реагенты по сравнению с непрерывной работой всех 4 слоев при максимальной скорости потока независимо от фактической нагрузки SO₂. - ✓
Гипсовый побочный продукт в количестве 1488 кг/ч (максимум) имеет прямую коммерческую ценность: Исключительно высокая производительность по производству гипса (максимум 1488 кг/ч, что отражает среднюю концентрацию SO₂ на входе 4645 мг/Нм³) делает эту систему очистки дымовых газов значительным производителем гипса. При влажности ≤15% гипс соответствует требованиям качества для повторного использования в строительных материалах (основа из гипсокартона, добавка к цементу), если содержание хлоридов находится в пределах допустимого значения согласно EN 13279-1. Это позиционирует систему очистки дымовых газов как процесс получения ценного побочного продукта, а не просто как центр затрат на соответствие требованиям, частично компенсируя затраты на известняковый реагент в размере 718 кг/ч за счет выручки от продажи гипса. - ✓
Принципы проектирования систем десульфуризации дымовых газов на основе известняка и гипса: семь преимуществ для применения в системах на основе карбоната лития: Для данного применения был выбран известково-гипсовый процесс, основанный на тех же семи принципах, подтвержденных в электростанциях: (1) низкое энергопотребление и эксплуатационные расходы; (2) возможность управления побочным продуктом — гипсом — без вторичного загрязнения; (3) малая площадь и рациональная конструкция потока; (4) оптимизированная конструкция на основе компьютерного моделирования; (5) оптимизированная скорость газа для равномерного поглощения; (6) широкодоступное и недорогое известняковое сырье; (7) использование противоточного распыления и туманоуловителей во внутренних элементах башни для уменьшения отложений на стенках башни. Эти принципы непосредственно применимы к системам очистки дымовых газов с использованием вращающихся печей для карбоната лития, а опыт эксплуатации тысяч установок очистки дымовых газов на электростанциях обеспечивает прочную базу знаний для проектирования и устранения неполадок системы.
05 — Результаты оперативной деятельности
Проверенные данные о соответствии требованиям и сводный годовой отчет о затратах
Максимальная рабочая мощность системы: 1047,52 кВт (фактическая). При 8000 часах работы в год и эквиваленте 0,36 юаней/кВт·ч годовые затраты на электроэнергию составляют приблизительно 301,7 1000 юаней. Годовые затраты на воду: приблизительно 8,8 1000 юаней (5,5 т/ч, 2 юаня/т). Годовые затраты на известняк: приблизительно 172,32 1000 юаней (718 кг/ч при 300 юанях/т). Доход от побочного продукта — гипса — при максимальной производительности 1488 кг/ч частично компенсирует эти затраты на реагенты.
06 — Меры предосторожности при внедрении
Ключевые инженерные аспекты обработки отходящих газов во вращающейся печи для обжига карбоната лития
- ⚠️
Колебания концентрации SO₂ на входе (из-за технологических условий производственной линии) вызывают перегрузку системы десульфуризации дымовых газов и влияют на эффективность десульфуризации — это основной риск: Основной документированный операционный риск заключается в том, что колебания технологического процесса на входе вызывают скачки концентрации SO₂, что приводит к перегрузке системы десульфуризации дымовых газов (ДДГ) и нестабильности сброса системы. При пиковых концентрациях SO₂ в 12 000 мг/Нм³ и средних в 4 645 мг/Нм³ система ДДГ уже рассчитана на экстремальную перегрузку, превышающую типичные условия работы электростанции. Любой дополнительный скачок концентрации SO₂ выше проектного пика в 12 000 мг/Нм³ может привести к реальному несоответствию системы требованиям. Необходимо внедрить мониторинг SO₂ как на входе (до абсорбции), так и на выходе (после абсорбции) системы ДДГ с обратной связью в режиме реального времени для управления слоем распыления, а также разработать протокол предварительного уведомления производственной группы перед любыми изменениями в работе, влияющими на химический состав спекания и скорость выброса SO₂. - ⚠️
Позиционирование форсунки SNCR во вращающейся печи требует особого внимания — высокотемпературное испарение в основном происходит на стенках печи, а дымовые газы содержат большое количество пыли, которая легко приводит к засорению катализатора: Опыт реализации проекта четко выявил два специфических риска, связанных с SNCR: (1) трубопровод впрыска во вращающейся секции печи должен обрабатываться с особой тщательностью — адгезия к стенкам печи в основном вызвана высокотемпературными процессами испарения, что требует использования материалов сопел и методов установки, способных выдерживать термические циклы; (2) поскольку дымовые газы в точке впрыска SNCR содержат большое количество пыли, катализатор SCR, расположенный ниже по потоку, подвержен засорению твердыми частицами. Система продувки сажи SCR (импульсно-струйная продувка) должна работать на откалиброванной частоте со дня ввода в эксплуатацию, а первая проверка катализатора через 6 месяцев должна включать комплексное измерение перепада давления по всем слоям катализатора для проверки того, что скорость засорения находится в допустимых пределах. - ⚠️
Температура денитрификации в системе SNCR имеет решающее значение — идеальная эффективность денитрификации может быть достигнута только в соответствующем температурном диапазоне: Для эффективного термического разложения NOx необходимо поддерживать температуру газа в точке впрыска SNCR в диапазоне 850–1100 °C. Ниже 850 °C термическая реакция NOx-NH₃ протекает слишком медленно для эффективного восстановления; выше 1100 °C аммиак окисляется, образуя дополнительные NOx, а не восстанавливая их. Температуру в точке впрыска SNCR необходимо постоянно контролировать, а скорость потока аммиачной воды должна регулироваться в режиме реального времени для компенсации колебаний температуры в зоне впрыска. Неравномерное распределение температуры по поперечному сечению печи (часто встречающееся во вращающихся печах с переменной скоростью подачи) может одновременно создавать зоны перегрева и зоны пониженной температуры, снижая эффективность удаления NOx с помощью SNCR. - ⚠️
Чрезвычайно высокая скорость потребления известняка в системах очистки дымовых газов (максимум 718 кг/ч) требует надежного управления цепочкой поставок и адекватных складских помещений на месте: При максимальном потреблении известняка 718 кг/ч и объеме хранения на месте 50 м³ (7-дневная автономность) цепочка поставок известняка должна обеспечивать надежные еженедельные поставки. Любое прерывание поставок, которое истощит запасы известняка ниже минимального рабочего уровня, приведет к снижению мощности по очистке SO₂, создавая риск несоответствия требованиям в течение нескольких часов. Необходимо внедрить положения договоров на поставку, требующие гарантированной частоты поставок, поддерживать минимальный уровень запасов (например, 3-дневный запас), который запускает автоматический заказ на закупку, и задокументировать процедуру действий в чрезвычайных ситуациях для временного снижения скорости десульфуризации дымовых газов во время перебоев в поставках. - ⚠️
Для предотвращения образования отложений и поддержания качества гипса необходимо активно контролировать pH суспензии, образующейся при десульфуризации дымовых газов, и окисление сульфита кальция: При высоких концентрациях SO₂ на входе в данном применении, в контуре шлама системы очистки дымовых газов накапливаются сульфиты и сульфаты со скоростью, значительно превышающей стандартную практику очистки дымовых газов на электростанциях. Диапазон регулирования pH имеет решающее значение: когда pH в контуре циркуляции первичного скруббера падает ниже 4,5, следует добавлять шлам и поддерживать pH в диапазоне 4,5–5,5; когда pH в контуре циркуляции вторичного скруббера падает ниже 5,5, следует добавлять шлам и поддерживать pH в диапазоне 5,5–6,5. Вентилятор окисления должен работать непрерывно, чтобы обеспечить достаточный приток воздуха для окисления сульфита кальция до гипса — неполное окисление приводит к образованию накипи сульфита кальция в абсорбере, а не фильтруемых кристаллов гипса, которые можно обезводить до влажности ≤151 TP3T. - ⚠️
Попадание дымовых газов в систему десульфуризации с высокой концентрацией SO₂ может привести к перегрузке системы десульфуризации дымовых газов — следует использовать высокоэффективный десульфурирующий реагент на основе кальция и повысить эффективность десульфуризации: На основании документированного обзора опыта, критическим моментом этого процесса является следующее: когда концентрация SO₂ на входе достигает пика в 12 000 мг/Нм³, система очистки дымовых газов может приблизиться к пределу своей абсорбционной способности даже при соотношении L/G=30 и 4 слоях распыления. В этот момент известняковая суспензия должна иметь оптимальный pH с полностью активированным окислением, и все 4 слоя распыления должны работать с максимальным расходом. Если качество известняка ухудшается (снижается чистота CaCO₃), или если засорение какой-либо из распылительных форсунок снижает эффективное покрытие, или если pH суспензии снижается, система не сможет обеспечить выходное давление ≤100 мг/Нм³ во время пикового события. Для обеспечения постоянного полного покрытия требуется регулярная (еженедельная) проверка распылительных форсунок.
07 — Основные выводы из инженерной практики
Четыре урока, извлеченные из этого проекта по использованию отходящих газов в печи для обжига карбоната лития в качестве силовой батареи.
- 1
Комбинация SNCR+SCR необходима, когда уровень NOx на входе превышает 600 мг/Нм³, а целевой уровень на выходе составляет ≤150 мг/Нм³ — ни одна из технологий по отдельности не может обеспечить требуемую эффективность удаления 81,5% при таких условиях на входе в дымовые газы. Система SNCR сама по себе обеспечивает удаление 30–501 ТТ3 Т NOx, но с ограниченной селективностью и чувствительностью к колебаниям температуры. Для достижения удаления 81,51 ТТ3 Т NOx из 809 мг/Нм³ с помощью одной только системы SCR производительностью 273 846 м³/ч потребовался бы непрактично большой объем катализатора. Предварительное восстановление с помощью SNCR снижает уровень NOx на входе в систему SCR до приемлемого уровня, в то время как SCR обеспечивает точное и высокоэффективное восстановление, необходимое для надежного соблюдения предела ≤150 мг/Нм³. Комбинированная архитектура SNCR+SCR является стандартной рекомендацией для любого применения, где уровень NOx на входе превышает 600 мг/Нм³, а на выходе должен быть ниже 200 мг/Нм³. - 2
Проектируйте систему десульфуризации дымовых газов с учетом пикового уровня SO₂, а не среднего — при соотношении изменчивости 10:1 разница в размерах системы будет существенной. Среднее значение SO₂ составляет 4645 мг/Нм³, а пиковое — 12000 мг/Нм³, что требует одинакового целевого значения на выходе ≤100 мг/Нм³. При среднем значении на входе эффективность удаления составляет 97,81 TP3T; при пиковом значении на входе требуется 99,21 TP3T. Проектирование системы с учетом средних условий (эффективность удаления 97,81 TP3T) и соответствующее масштабирование системы приведет к превышению допустимых значений во время каждого пикового события SO₂. Система очистки дымовых газов должна быть рассчитана на эффективность удаления 99,21 TP3T при пиковом значении 12000 мг/Нм³, что определяет спецификацию L/G=30 и конструкцию с 4-слойным распылением. Запас допустимых значений в средних условиях (на выходе значительно ниже 100 мг/Нм³) является естественным результатом правильного расчета пикового значения системы. - 3
Динамическое управление слоем распыления на основе онлайн-мониторинга превращает переменную нагрузку SO₂ из эксплуатационной проблемы в эксплуатационное преимущество. Управление активацией распылительного слоя на основе онлайн-мониторинга SO₂ превращает 10-кратную изменчивость концентрации SO₂ из фактора, создающего нагрузку на систему, в возможность оптимизации энергопотребления и расхода реагентов. В базовые периоды концентрации SO₂ достаточно 1–2 распылительных слоев; в пиковые периоды активируются все 4. Такое динамическое управление снижает потребление электроэнергии насосами и циркуляцию известняковой суспензии в периоды низкой концентрации SO₂ на 50–751 тонну на тонну по сравнению с постоянной работой всех 4 слоев, обеспечивая значительную экономию ежегодных эксплуатационных расходов при сохранении полного соответствия нормам при любых условиях концентрации SO₂. - 4
Производство гипса в объеме 1488 кг/ч при использовании технологии десульфуризации дымовых газов с высоким содержанием SO₂ и карбонатом лития достаточно велико, чтобы потребовать активной стратегии сбыта гипса, а не просто плана его утилизации. При максимальной производительности эта установка десульфуризации дымовых газов производит приблизительно 35,7 тонн гипса за 24 часа работы. Это коммерчески значимый объем, который оправдывает заключение соглашения о поставках с предприятием по переработке строительного гипса до ввода в эксплуатацию, а не рассмотрение утилизации гипса как второстепенной задачи. Если качество гипса (содержание хлоридов, влажность, содержание тяжелых металлов) соответствует применимым стандартам для повторного использования строительных материалов, выручка от продажи гипса может существенно компенсировать затраты на известковый реагент в размере 718 кг/ч.
08 — Часто задаваемые вопросы
Литий-карбонатный аккумулятор для электропитания. Обработка отходящих газов вращающейся печи: десять вопросов, на которые даны ответы.
Вопросы от специалистов по экологическому лицензированию, инженеров-технологов и групп по устойчивому развитию предприятий по производству материалов для силовых батарей, планирующих модернизацию систем денитрификации SCR и очистки дымовых газов с высоким содержанием SO₂ в соответствии с требованиями Постановления ЕС о деятельности в области экологических технологий / Постановления Нидерландов о деятельности в этой сфере.
Готовы обеспечить соответствие требованиям по уровню выбросов сверхнизких норм для вашей печи для обжига аккумуляторных материалов?
Ознакомьтесь с полным спектром решений по контролю промышленных выбросов.
От денитрификации SNCR+SCR и высокосульфидной известняково-гипсовой очистки дымовых газов для вращающихся печей с карбонатом лития до регенеративные системы термического окисления для промышленного снижения содержания летучих органических соединений.Наша инженерная команда разрабатывает решения, соответствующие требованиям ЕС по контролю выбросов при производстве аккумуляторных батарей, для самых требовательных задач.
