Газоочистка в металлургии на примере агломерационного цеха
Рассмотрено техническое решение газоочистки на 250000 нм3/ч с применением полусухой сорбции от пыли, SO2 и каталитического окисления от CO и других летучих органических соединений
Очистка отходящих газов в металлургии — это не просто экологическое требование, а стратегический приоритет, определяющий будущее всей отрасли. Металлургические предприятия являются крупнейшими техногенными источниками загрязнения атмосферы: процессы агломерации, доменной плавки, сталеплавильного и коксохимического производства ежесуточно генерируют миллионы кубометров газов, насыщенных взвешенными частицами, оксидами серы, углерода и азота.
В условиях ужесточения природоохранного законодательства, роста экологических платежей и повышения требований со стороны общества, проблема газоочистки выходит на первый план. Для предприятий это не только вопрос соблюдения нормативов ПДК, но и фактор экономической устойчивости, репутационных рисков и доступа на международные рынки, где «зеленый» след продукции становится обязательным условием.
Особое место в этом ряду занимает агломерационное производство — один из самых «грязных» переделов. По расчетам, выбросы от одной агломашины 1 млн.нм3/ч, например, по СО составляют около 1,5% от всех газообразных выбросов в РФ. Спекание шихты сопровождается выделением угарного газа (CO), диоксида серы (SO₂), оксидов азота и тонкодисперсной пыли, причем традиционные циклоны и скрубберы не способны обеспечить требуемую глубину очистки. Именно поэтому отрасль переходит к комплексным, многокомпонентным системам, сочетающим глубокое обеспыливание на рукавных фильтрах, химическую сорбцию сернистых соединений и каталитическое дожигание CO.
Рассмотрим более подробно решения в металлургии на примере агломерационного цеха с объемом отходящих газов до 1 000000 нм3/ч.
В условиях ужесточения природоохранного законодательства, роста экологических платежей и повышения требований со стороны общества, проблема газоочистки выходит на первый план. Для предприятий это не только вопрос соблюдения нормативов ПДК, но и фактор экономической устойчивости, репутационных рисков и доступа на международные рынки, где «зеленый» след продукции становится обязательным условием.
Особое место в этом ряду занимает агломерационное производство — один из самых «грязных» переделов. По расчетам, выбросы от одной агломашины 1 млн.нм3/ч, например, по СО составляют около 1,5% от всех газообразных выбросов в РФ. Спекание шихты сопровождается выделением угарного газа (CO), диоксида серы (SO₂), оксидов азота и тонкодисперсной пыли, причем традиционные циклоны и скрубберы не способны обеспечить требуемую глубину очистки. Именно поэтому отрасль переходит к комплексным, многокомпонентным системам, сочетающим глубокое обеспыливание на рукавных фильтрах, химическую сорбцию сернистых соединений и каталитическое дожигание CO.
Рассмотрим более подробно решения в металлургии на примере агломерационного цеха с объемом отходящих газов до 1 000000 нм3/ч.
Источники образования отходящих газов в агломерационном цеху
Отходящие газы аглоцеха образуются в процессе спекания при просасывании воздуха через слой шихты за счет развития высоких температур при горении углерода в слое. Аглошихта состоит из смеси железорудных концентратов, отходов металлургического производства (колошниковая пыль, окалина, железосодержащий шлам, пыль аспирационных систем и доменного производства), оборотной пыли, флюса (известняк) и кокса в качестве топлива. Просасывание воздуха через слой шихты обеспечивают нагнетатели. Обычная очистка запыленного газа осуществляется батарейными циклонами. Далее загрязненный воздух с СО, SO2, остаточной пылью попадает в дымовую трубу.
Общее описание комлекса очистки газооочистки
Технологический комплекс установок предназначен для комплексной очистки отходящих газов агломерационной фабрики от пыли, сернистого ангидрида (SO2) и монооксида углерода СО (угарного газа).
Комплекс предназначен для очистки отходящих газов от одной агломерационной машины с объемов газов до 1 млн. нм3/ч, входящей в состав фабрики. Предлагается применить четыре комплекса номинальной мощностью по обработке газа 250000 нм3/ч. Состав отходящих газов, поступающих для очистки в комплекс, приведен в табл.1.
Табл.1. Основные показатели очищаемого газа.
Технологический комплекс может быть размещен на площадке размерами 230 х 100 м, примыкающей к агломерационной фабрике. Подключение комплексов предполагается осуществить между существующими эксгаустерами и существующей дымовой трубой. Существующая агломерационная машина имеет два газохода по которым газ после предварительной очистки в батареях циклонов посредством эксгаустеров отводится в дымовую трубу.
Комплекс предназначен для очистки отходящих газов от одной агломерационной машины с объемов газов до 1 млн. нм3/ч, входящей в состав фабрики. Предлагается применить четыре комплекса номинальной мощностью по обработке газа 250000 нм3/ч. Состав отходящих газов, поступающих для очистки в комплекс, приведен в табл.1.
Табл.1. Основные показатели очищаемого газа.
Параметр | Показатель |
Объем, нм3/ч | 4х250000 |
Пыль исходное значение, мг/нм3 | до 90000 |
Пыль требуемое значение, мг/нм3 | до 10 |
СО, мг/нм3 исходное значение | до 8700 |
СО, мг/нм3 требуемое значение | Менее 900 |
SO2, мг/нм3, исходное значение, макс. | до 1120 |
SO2, мг/нм3, требуемое значение, макс. | <200 |
Технологический комплекс может быть размещен на площадке размерами 230 х 100 м, примыкающей к агломерационной фабрике. Подключение комплексов предполагается осуществить между существующими эксгаустерами и существующей дымовой трубой. Существующая агломерационная машина имеет два газохода по которым газ после предварительной очистки в батареях циклонов посредством эксгаустеров отводится в дымовую трубу.
Схема расположение комплексов газоочистки агломерационной машины
Комплекс состоит из установки полусухой сорбционной пылесероочистки и установки каталитического дожига монооксида углерода. В этом случае установка полусухой сорбционной пылесероочистки осуществляет предварительную очистку газа для обеспечения работоспособности катализатора.
Технологический комплекс имеет общую систему управления для обеспечения функционирования в различных режимах работы, обеспечивает запуск и останов комплекса, предотвращает аварийные ситуации. Система управления должна быть интегрирована в систему диспетчеризации технологического агрегата с которого поступает газ для очистки. По требованиям Заказчика возможна интеграция в АСУТП технологического агрегата.
Стандартными условиями границы проектирования и поставки технологического комплекса являются затворы, либо отсечные клапаны (фланец затвора / клапана со стороны агрегата Заказчика) на входе и выходе.
По требованию Заказчика в состав каталитической установки может дополнительно устанавливаться котел – утилизатор для нагрева воды или пара, например для системы ГВС.
Технологический комплекс имеет общую систему управления для обеспечения функционирования в различных режимах работы, обеспечивает запуск и останов комплекса, предотвращает аварийные ситуации. Система управления должна быть интегрирована в систему диспетчеризации технологического агрегата с которого поступает газ для очистки. По требованиям Заказчика возможна интеграция в АСУТП технологического агрегата.
Стандартными условиями границы проектирования и поставки технологического комплекса являются затворы, либо отсечные клапаны (фланец затвора / клапана со стороны агрегата Заказчика) на входе и выходе.
По требованию Заказчика в состав каталитической установки может дополнительно устанавливаться котел – утилизатор для нагрева воды или пара, например для системы ГВС.
Схема двухступенчатого комплекса газоочистки
Схема двухступенчатого комплекса газоочистки от SO2, CO, пыли
Общий вид технологического комплекса газоочистки 250000 нм3/ч
Установка полусухой сорбции - очистка отходящих газов от пыли и SO2
В технологическом процессе используется технология полусухой очистки отходящих газов от диоксида серы и зольной пыли с применением известкового сорбента на рукавном фильтре.
Под действием создаваемого дымососом разряжения дымовые газы поступают в газоход и затем в газоочистной тракт, в котором обеспечивается полусухая очистка дымовых газов. Тракт оснащен дымососами и содержит отсечные клапаны на входе и выходе. Отсечные клапаны на выходе из трактов примыкают к общему выходному газоходу, подключенному к дымовой трубе (линия бай-пасс) или направляются к каталитической установке доочистки газа.
Основными элементами являются:
Под действием создаваемого дымососом разряжения дымовые газы поступают в газоход и затем в газоочистной тракт, в котором обеспечивается полусухая очистка дымовых газов. Тракт оснащен дымососами и содержит отсечные клапаны на входе и выходе. Отсечные клапаны на выходе из трактов примыкают к общему выходному газоходу, подключенному к дымовой трубе (линия бай-пасс) или направляются к каталитической установке доочистки газа.
Основными элементами являются:
- вихревой реактор
- рукавный фильтр
- система подачи и транспортирования реагентов с АСУТП
Габариты блока рукавных фильтров
Описание очистки отходящих газов от диоксида серы и пыли
Очищаемые горячие газы поступают в вихревой реактор, где смешиваются и взаимодействуют с частицами увлажненного реагента (сорбента), который непрерывно подается в поток газов. Сорбент представляет собой гидрат окиси кальция Ca(OH)2, в результате работы газоочистной установки образуется отработанный сорбент в виде смеси: сухой сульфит и сульфат кальция (гипс), поэтому данный метод очистки является сухим.
Химическая схема процесса газоочистки
[140-200°C]
Ca(OH)2 + SO2 + O2 + H2O --> CaSO3 х 1/2H2O + CaSO4 х 2H2O
Ca(OH)2 + CO2 --> CaCO3 + H2O
Вспомогательная реакция (гашение) :
CaO + H2O --> Ca(OH)2
В вихревом реакторе процесс сорбции сопряжен с испарением-высушиванием жидкой фазы. В результате реакции в реакторе образуется аэрозоль, содержащий следующие вещества: гидратная известь, сульфит кальция и гипс. Для достижения оптимального процесса указанные вещества должны быть измельчены до необходимой степени, так как образование конгломератов снижает использование извести, и затрудняет полное протекание реакции. В дальнейшем отработанный сорбент отправляется на хранение в силос и утилизацию. В состав отработанного сорбента входит главным образом гипс, а также сульфит кальция и известь.
После реактора газы направляются в рукавный фильтр, при этом за время нахождения в реакторе внесенная с реагентом влага испаряется, и на рукава поступает сухая смесь запыленных газов и сорбента. Отфильтрованный на рукавном фильтре сухой материал представляет собой смесь золы, сульфитов, сульфатов и частиц пушонки. Эта рабочая смесь собирается в подрукавных бункерах фильтра и направляется в специальный смеситель-увлажнитель, где освежается добавкой небольшой части чистой гашеной извести, увлажняется и вновь направляется в вихревой реактор.
Внутри корпуса фильтра располагаются фильтрорукава, на которых проходит процесс фильтрации. Проходя через фильтрорукава, аэрозоль сорбента задерживается на их поверхности. Очищенный газ выходит через чистую камеру фильтра. При достижении определённого гидродинамического сопротивления срабатывает система регенерации фильтрорукавов и происходит импульсная регенерация рукавов сжатым воздухом. Фильтрат ссыпается в подрукавные бункера со встроенными шнеками. В бункерах рукавного фильтра осыпавшаяся пыль диспергируется. Подрукавные шнеки выгружают материал из бункеров. Основная часть материала предварительно увлажняется и подается на вход в вихревой реактор.
Система управления газоочисткой связана с системой рециркуляции и снабжена клапаном с ручным управлением и контроллером. В корпус реактора при помощи шнеков подается свежий сорбент в увлажненном виде, где он смешивается с основной массой циркулирующего сорбента.
Для поддержания массового баланса в цикле часть отработавшей смеси непрерывно удаляется из оборота и направляется в буферный бункер отработанного сорбента.
Таким образом, обеспечивается непрерывный процесс многократной циркуляции сорбента, что позволяет, с одной стороны, обеспечить процесс химической сорбции при почти сухом сорбенте, а с другой – приблизить эффективность его использования к чисто мокрому способу газоочистки.
Для обеспечения процессов газоочистки выполняются вспомогательные операции:
Химическая схема процесса газоочистки
[140-200°C]
Ca(OH)2 + SO2 + O2 + H2O --> CaSO3 х 1/2H2O + CaSO4 х 2H2O
Ca(OH)2 + CO2 --> CaCO3 + H2O
Вспомогательная реакция (гашение) :
CaO + H2O --> Ca(OH)2
В вихревом реакторе процесс сорбции сопряжен с испарением-высушиванием жидкой фазы. В результате реакции в реакторе образуется аэрозоль, содержащий следующие вещества: гидратная известь, сульфит кальция и гипс. Для достижения оптимального процесса указанные вещества должны быть измельчены до необходимой степени, так как образование конгломератов снижает использование извести, и затрудняет полное протекание реакции. В дальнейшем отработанный сорбент отправляется на хранение в силос и утилизацию. В состав отработанного сорбента входит главным образом гипс, а также сульфит кальция и известь.
После реактора газы направляются в рукавный фильтр, при этом за время нахождения в реакторе внесенная с реагентом влага испаряется, и на рукава поступает сухая смесь запыленных газов и сорбента. Отфильтрованный на рукавном фильтре сухой материал представляет собой смесь золы, сульфитов, сульфатов и частиц пушонки. Эта рабочая смесь собирается в подрукавных бункерах фильтра и направляется в специальный смеситель-увлажнитель, где освежается добавкой небольшой части чистой гашеной извести, увлажняется и вновь направляется в вихревой реактор.
Внутри корпуса фильтра располагаются фильтрорукава, на которых проходит процесс фильтрации. Проходя через фильтрорукава, аэрозоль сорбента задерживается на их поверхности. Очищенный газ выходит через чистую камеру фильтра. При достижении определённого гидродинамического сопротивления срабатывает система регенерации фильтрорукавов и происходит импульсная регенерация рукавов сжатым воздухом. Фильтрат ссыпается в подрукавные бункера со встроенными шнеками. В бункерах рукавного фильтра осыпавшаяся пыль диспергируется. Подрукавные шнеки выгружают материал из бункеров. Основная часть материала предварительно увлажняется и подается на вход в вихревой реактор.
Система управления газоочисткой связана с системой рециркуляции и снабжена клапаном с ручным управлением и контроллером. В корпус реактора при помощи шнеков подается свежий сорбент в увлажненном виде, где он смешивается с основной массой циркулирующего сорбента.
Для поддержания массового баланса в цикле часть отработавшей смеси непрерывно удаляется из оборота и направляется в буферный бункер отработанного сорбента.
Таким образом, обеспечивается непрерывный процесс многократной циркуляции сорбента, что позволяет, с одной стороны, обеспечить процесс химической сорбции при почти сухом сорбенте, а с другой – приблизить эффективность его использования к чисто мокрому способу газоочистки.
Для обеспечения процессов газоочистки выполняются вспомогательные операции:
- хранение в накопительном силосе и дозированная подача свежей негашеной извести (СаО);
- гашение свежей негашеной извести и получение пушонки в гидраторе;
- дозированная подача пушонки в смеситель;
- дозированный отбор, транспортировка и хранение в сборном силосе отработки.
Описание установки каталитической очистки от СО и других летучих органических соединений
Технологическая схема каталитической установки очистки производительностью 250 тыс.н.куб.м/ч
Принцип работы каталитической установки основан на процессе низкотемпературного беспламенного каталитического окисления летучих (горючих) веществ в отходящем воздухе. Для случая с агломерационным цехом горючим соединением является монооксид углерода СО.
Транспортировка очищаемого воздуха от установки сорбционной чистки и через каталитическую установку осуществляется дымососом входящим в состав сорбционной установки. На газоходе подачи очищаемого воздуха на всасывание вентилятора установлена входная заслонка для автоматической регулировки разряжения на входе каталитической установки, отключения установки, а также перехода на обводную линию (бай-пасс).
Вначале очищаемый воздух проходит по трубному пространству рекуператора-теплообменника 1 , где он нагревается до требуемой на входе в реактор 3 температуры горячим очищенным воздухом.
Далее очищаемый воздух проходит через теплообменник подогрева газа с топочной камерой 4, обогреваемую газовой горелкой.
Система подогрева газа используется для нагрева воздуха, забираемого из атмосферы, при разогреве каталитической установки, и в режиме ожидания.
Система подогрева также используется для подогрева очищаемого воздуха до требуемой на входе в реактор температуры при неавтотермическом режиме работы каталитической установки (снижение концентрации горючих веществ ниже регламентных).
Температура очищаемого воздуха на входе в реактор 3 должна быть не менее 190 °С для нового катализатора и до 220 °С в конце срока эксплуатации катализатора, чтобы обеспечить требуемую степень конверсии СО (обуславливается уставками в каждом конкретном случае и отрабатываются во время пуско – наладочных работ). Свойства катализатора приведены ниже.
Значение требуемой температуры на входе в реактор 3 рассчитывается автоматически, постепенно увеличиваясь в течение эксплуатации.
Регулирование температуры на входе в реактор по показаниям измерений температуры рабочего слоя катализатора осуществляется двумя системами регулирования:
Температура катализатора и температура на выходе из реактора не должны превышать 500 °С. Это обеспечивается разбавлением очищаемого воздуха атмосферным воздухом, который поступает на всасывание вентилятора по газоходу атмосферного воздуха, врезанного в газоход подачи очищаемого воздуха. Расход атмосферного воздуха регулируется пусковой заслонкой. На газоходе атмосферного воздуха установлен глушитель. Горячий очищенный воздух проходит по межтрубному пространству теплообменника 1, нагревая очищаемый воздух.
После теплообменника очищенный воздух направляется в трубу.
Контроль состояния катализатора осуществляется по перепаду давления до и после реактора, анализируя с исходным состоянием после загрузки нового катализатора. Качество работы оценивается по анализу газов экологической лабораторией (не входит в состав поставки).
Реактор 3 представляет собой емкость прямоугольного сечения, работающая при незначительном избыточном давлении (не превышает 0,5 ати.). Катализатор представляет собой монолитные блоки размерами 150х150х150мм, которые укладывают слоями на решетку с уплотнением герметизирующим материалом. Применяют укладку до трех слоев упомянутого катализатора. Основной материал для изготовления теплообменников, реактора и запорно –регулирующей арматуры и газоходов – углеродистая сталь типа 14Г2 и 09Г2С.
Управление установкой полностью автоматизировано и осуществляется программируемым логическим контроллером типа SIMATIC7 S300 с применением станций ET200 связанных по полевой шине PROFIBUS. Связь с системой управления цехового уровня Industrial Ethernet или аналогичной.
Установка имеет систему противоаварийной автоматической защиты (систему защитных блокировок), которая переводит установку в безопасное состояние в случае, если опасный параметр процесса достигнет опасного значения, и осуществляет сигнализацию, а также индицирует причину возникновения аварийной ситуации. Для защиты от аварийных ситуаций катализатора используется обводная линия, описанная ниже.
Транспортировка очищаемого воздуха от установки сорбционной чистки и через каталитическую установку осуществляется дымососом входящим в состав сорбционной установки. На газоходе подачи очищаемого воздуха на всасывание вентилятора установлена входная заслонка для автоматической регулировки разряжения на входе каталитической установки, отключения установки, а также перехода на обводную линию (бай-пасс).
Вначале очищаемый воздух проходит по трубному пространству рекуператора-теплообменника 1 , где он нагревается до требуемой на входе в реактор 3 температуры горячим очищенным воздухом.
Далее очищаемый воздух проходит через теплообменник подогрева газа с топочной камерой 4, обогреваемую газовой горелкой.
Система подогрева газа используется для нагрева воздуха, забираемого из атмосферы, при разогреве каталитической установки, и в режиме ожидания.
Система подогрева также используется для подогрева очищаемого воздуха до требуемой на входе в реактор температуры при неавтотермическом режиме работы каталитической установки (снижение концентрации горючих веществ ниже регламентных).
Температура очищаемого воздуха на входе в реактор 3 должна быть не менее 190 °С для нового катализатора и до 220 °С в конце срока эксплуатации катализатора, чтобы обеспечить требуемую степень конверсии СО (обуславливается уставками в каждом конкретном случае и отрабатываются во время пуско – наладочных работ). Свойства катализатора приведены ниже.
Значение требуемой температуры на входе в реактор 3 рассчитывается автоматически, постепенно увеличиваясь в течение эксплуатации.
Регулирование температуры на входе в реактор по показаниям измерений температуры рабочего слоя катализатора осуществляется двумя системами регулирования:
- Подача воздуха воздуходувкой горелочного устройства при выключенной горелке
- Подача воздуха через аварийный клапан подсоса
Температура катализатора и температура на выходе из реактора не должны превышать 500 °С. Это обеспечивается разбавлением очищаемого воздуха атмосферным воздухом, который поступает на всасывание вентилятора по газоходу атмосферного воздуха, врезанного в газоход подачи очищаемого воздуха. Расход атмосферного воздуха регулируется пусковой заслонкой. На газоходе атмосферного воздуха установлен глушитель. Горячий очищенный воздух проходит по межтрубному пространству теплообменника 1, нагревая очищаемый воздух.
После теплообменника очищенный воздух направляется в трубу.
Контроль состояния катализатора осуществляется по перепаду давления до и после реактора, анализируя с исходным состоянием после загрузки нового катализатора. Качество работы оценивается по анализу газов экологической лабораторией (не входит в состав поставки).
Реактор 3 представляет собой емкость прямоугольного сечения, работающая при незначительном избыточном давлении (не превышает 0,5 ати.). Катализатор представляет собой монолитные блоки размерами 150х150х150мм, которые укладывают слоями на решетку с уплотнением герметизирующим материалом. Применяют укладку до трех слоев упомянутого катализатора. Основной материал для изготовления теплообменников, реактора и запорно –регулирующей арматуры и газоходов – углеродистая сталь типа 14Г2 и 09Г2С.
Управление установкой полностью автоматизировано и осуществляется программируемым логическим контроллером типа SIMATIC7 S300 с применением станций ET200 связанных по полевой шине PROFIBUS. Связь с системой управления цехового уровня Industrial Ethernet или аналогичной.
Установка имеет систему противоаварийной автоматической защиты (систему защитных блокировок), которая переводит установку в безопасное состояние в случае, если опасный параметр процесса достигнет опасного значения, и осуществляет сигнализацию, а также индицирует причину возникновения аварийной ситуации. Для защиты от аварийных ситуаций катализатора используется обводная линия, описанная ниже.
Описание сотового катализатора для очистки отходящих газов
В реакторе каталитической установки используется сотовый катализатор марки ТП-01 производства ООО НПФ ТОПСЕ. В качестве активного компонента используется платина, распределенная на носителе. В качестве носителя используются материалы на основе кордиерита и оксида алюминия.
Катализатор служит для увеличения скорости реакции полного сгорания горючих веществ беспламенным способом при температурах 200-250 °С. Катализатор обеспечивает степень конверсии СО более 95%.
В данных технологических комплексах предполагается применение катализатора имеющего следующие характеристики:
Применение сотового катализатора имеет следующие преимущества:
Во-первых, это исключительная пылестойкость, которая на порядки выше, чем у насыпных аналогов.
Во-вторых, конструкция с прямыми каналами обеспечивает крайне низкий перепад давления в реакторе. Это позволяет уменьшать диаметр аппаратов и часто исключать из технологической схемы энергозатратные газодувки.
В-третьих, монолитный блок не подвержен механическому истиранию, что полностью устраняет проблему образования катализаторной пыли, засоряющей оборудование и снижающей эффективность процесса.
Важным эксплуатационным преимуществом является удобство обращения: блоки легко транспортировать, устанавливать в реактор и выгружать по истечении срока службы, не прибегая к сложным процедурам. Типичный элемент имеет форму куба или прямоугольного параллелепипеда с длиной ребра 15 см.
Катализатор служит для увеличения скорости реакции полного сгорания горючих веществ беспламенным способом при температурах 200-250 °С. Катализатор обеспечивает степень конверсии СО более 95%.
В данных технологических комплексах предполагается применение катализатора имеющего следующие характеристики:
Тип | Прессованный монолитный сотовый катализатор |
Содержание платины | 1,95 г/л |
Химический состав, объемный процент: | Кордиерит 70…90 Al2O3 10…30 |
Физико-механические свойства: | |
Объем катализатора в элементе, л | 3,375 |
Вес элемента, кг | 2,1 |
Насыпная плотность, кг/л | 0,6…0,7 |
Коэф. Термического расширения, 1/К | ≤ 1.5·10-6 |
Удельная поверхность, m2/m3 | ≥ 2,000 |
Пористость, % | ~65-75 |
Максимальная рабочая температура, °C | 525 |
Размер элемента, ДхШхВ, мм | 150х150х150 |
Применение сотового катализатора имеет следующие преимущества:
Во-первых, это исключительная пылестойкость, которая на порядки выше, чем у насыпных аналогов.
Во-вторых, конструкция с прямыми каналами обеспечивает крайне низкий перепад давления в реакторе. Это позволяет уменьшать диаметр аппаратов и часто исключать из технологической схемы энергозатратные газодувки.
В-третьих, монолитный блок не подвержен механическому истиранию, что полностью устраняет проблему образования катализаторной пыли, засоряющей оборудование и снижающей эффективность процесса.
Важным эксплуатационным преимуществом является удобство обращения: блоки легко транспортировать, устанавливать в реактор и выгружать по истечении срока службы, не прибегая к сложным процедурам. Типичный элемент имеет форму куба или прямоугольного параллелепипеда с длиной ребра 15 см.
Общий вид сотового катализатора
Работа технологического комплекса очистки отходящих газов
Для обеспечения контура регулирования подачи реагентов и защиты катализатора на газоходе, соединяющим установки, установлен газоанализатор для измерения концентрации сернистого ангидрида и уровня пыли.
Газоанализатор входит в состав оборудования сорбционной установки и, главным образом, обеспечивает ее выходные параметры. Тем самым выполняется функция защиты установки и катализатора. При превышении концентрации пыли или сернистого ангидрида будут даны команды на запорную арматуру для перевода газового потока на обходную линию в дымовую трубу и перевод каталитической установки в режим ожидания. При наступлении режимов работы, удовлетворяющих требованиям уставок, производится переход работы комплекса в нормальные условия. В случае превышения нормативного времени должны быть начаты процессы остановки технологического комплекса, при этом, решение об остановке основного технологического агрегата должно приниматься по командам системы централизованной диспетчеризации в ручном режиме.
Пуск технологического комплекса
Пуск технологического комплекса должен осуществляться последовательным включением технологических установок от каталитической к сорбционной. Пуск группы дымососов (вентиляторов) сорбционной установки осуществляется последовательно системой группового плавного пуска. При выходе на нормальный режим эксплуатации каталитической установки производится подача очищаемого газа на установку сорбции и затем осуществляют пуск основного технологического агрегата.
Останов технологического комплекса
Плановый останов технологического комплекса осуществляют в обратной последовательности пуску.
Обвод каталитической установки
В течение разогрева или в случае останова установки очищаемый воздух будет сбрасываться на прямую в атмосферу при помощи вентиляторов, установленных в установке сорбции. Обвод установки должен быть включен при превышении концентрации сернистого ангидрида или пыли в соответствии с уставками и показаниями газоанализатора.
Газоанализатор входит в состав оборудования сорбционной установки и, главным образом, обеспечивает ее выходные параметры. Тем самым выполняется функция защиты установки и катализатора. При превышении концентрации пыли или сернистого ангидрида будут даны команды на запорную арматуру для перевода газового потока на обходную линию в дымовую трубу и перевод каталитической установки в режим ожидания. При наступлении режимов работы, удовлетворяющих требованиям уставок, производится переход работы комплекса в нормальные условия. В случае превышения нормативного времени должны быть начаты процессы остановки технологического комплекса, при этом, решение об остановке основного технологического агрегата должно приниматься по командам системы централизованной диспетчеризации в ручном режиме.
Пуск технологического комплекса
Пуск технологического комплекса должен осуществляться последовательным включением технологических установок от каталитической к сорбционной. Пуск группы дымососов (вентиляторов) сорбционной установки осуществляется последовательно системой группового плавного пуска. При выходе на нормальный режим эксплуатации каталитической установки производится подача очищаемого газа на установку сорбции и затем осуществляют пуск основного технологического агрегата.
Останов технологического комплекса
Плановый останов технологического комплекса осуществляют в обратной последовательности пуску.
Обвод каталитической установки
В течение разогрева или в случае останова установки очищаемый воздух будет сбрасываться на прямую в атмосферу при помощи вентиляторов, установленных в установке сорбции. Обвод установки должен быть включен при превышении концентрации сернистого ангидрида или пыли в соответствии с уставками и показаниями газоанализатора.
Выводы
Представленное техническое решение предлагает эффективную, автоматизированную и компактную систему двухступенчатой очистки отходящих газов, способную обеспечить соблюдение жестких экологических норм по выбросам пыли, SO₂ и CO для предприятий цветной металлургии и других производств с аналогичными печными газами. Решение отличается следующими преимуществами:
6. Гибкость для заказчика. Предусмотрены дополнительные опции, такие как установка котла-утилизатора для получения тепла/горячей воды и возможность доработки системы охлаждения дымовых газов для стабилизации температурного режима.
- Высокая эффективность комплексной очистки. Разработанное техническое решение позволяет одновременно удалять из отходящих газов печей обжига (например, цинкового концентрата) три основных типа загрязнителей: пыль, диоксид серы (SO₂) и монооксид углерода (CO), а также другие летучие органические соединения (ЛОС).
- Достижение строгих экологических нормативов. Комплекс обеспечивает очистку до следующих показателей на выходе: содержание пыли не более 10 мг/нм³, SO₂ — не более 100 мг/нм³, CO — не более 700 ppmv. Это соответствует современным жестким требованиям к промышленным выбросам.
- Оптимальная комбинация технологий. Заявленная эффективность достигается за счет двухступенчатой схемы:
- Первая ступень — установка полусухой сорбции. Она использует вихревой реактор и рукавный фильтр с циркуляцией известкового сорбента (Ca(OH)₂), что позволяет эффективно улавливать пыль и связывать SO₂, образуя сухие отходы (сульфит/сульфат кальция).
- Вторая ступень — каталитическое окисление. В реакторе с сотовым платиновым катализатором (марки ТП-01) при температурах 190-220 °C происходит глубокое окисление CO и ЛОС до CO₂ и H₂O со степенью конверсии CO более 95%.
- Экономичность сорбции: Многократная циркуляция сорбента позволяет приблизить эффективность его использования к мокрым способам при сохранении сухого характера отходов.
- Надежность каталитической ступени: Применение монолитного сотового катализатора обеспечивает высокую пылестойкость, низкое гидравлическое сопротивление, отсутствие истирания и простоту замены блоков.
- Автоматизация и безопасность: Комплекс оснащен общей системой управления (с возможностью интеграции в АСУТП заказчика) и системой противоаварийной защиты, включающей байпасную линию и газоанализатор для контроля SO₂ и пыли перед подачей газа на катализатор.
6. Гибкость для заказчика. Предусмотрены дополнительные опции, такие как установка котла-утилизатора для получения тепла/горячей воды и возможность доработки системы охлаждения дымовых газов для стабилизации температурного режима.
Будем рады диалогу и сотрудничеству!
Оставьте контактные данные — мы свяжемся с вами в ближайшее время и предложим решение.