Komposisi Gas Buang Coke Oven: Panduan Berbasis Data untuk Pengendalian Emisi

Uji tumpukan untuk baterai oven kokas menghasilkan 11,4% BERSAMA2 dan 2,8% O2 secara kering, namun sistem pengolahan gas buang dirancang sekitar 9,0% CO2 dan 4,5% O2. Umpan reagen sekarang harus diubah ukurannya dan volume katalis SCR ditingkatkan, sehingga menyebabkan pemadaman berminggu-minggu. Ini adalah biaya pengobatannya komposisi gas buang oven kokas sebagai asumsi, bukan masukan desain terukur.

Panduan ini menguraikan data dasar gas mentah, angka gas buang pasca pembakaran, dan hubungan langsung antara masing-masing komponen yang diukur dan peralatan pemurnian yang dipilih untuk pabrik kokas. Panduan ini ditulis untuk para insinyur pabrik, manajer EHS, dan perancang EPC yang membutuhkan dasar yang dapat dipertahankan untuk pekerjaan pengendalian emisi.

Gas Oven Coke Mentah dan Gas Buang Pembakaran Bukan Aliran yang Sama

Gas oven kokas mentah adalah gas bahan bakar yang diambil dari ruang kokas, sedangkan gas buang oven kokas adalah gas buang yang dihasilkan saat bahan bakar tersebut terbakar di dinding pemanas baterai, dan kedua aliran tersebut memerlukan kerangka analisis yang sangat berbeda.

COG mentah meninggalkan oven pada suhu sekitar 700-800 derajat C dan membawa hidrogen, metana, karbon monoksida, hidrokarbon C2, uap tar, aromatik BTX, naftalena, hidrogen sulfida, dan amonia. Ia memiliki nilai kalor 17-19 MJ/Nm3, beracun, mudah meledak di udara antara sekitar 4% dan 30% volume, dan harus melewati pemisahan tar, pencucian amonia, dan desulfurisasi sebelum dibakar. Setelah pabrik produk sampingan, bahan bakar bersih mempertahankan karakter kaya hidrogen yang menentukan perilaku pembakarannya.

Ketika bahan bakar memasuki cerobong pemanas, pembakaran mengubah pembawa energi menjadi produk yang stabil: spesies belerang teroksidasi menjadi SO2, nitrogen di udara pembakaran sebagian besar tidak berubah, dan fraksi hidrogen menjadi uap air. Aliran yang dihasilkan didominasi oleh gas inert, dan aliran inilah yang mengukur kepatuhan lingkungan.

Komposisi Gas Oven Coke Dasar Sebelum Pembakaran

Gas oven kokas yang telah dibersihkan terdiri dari sekitar 50-60% hidrogen, 25-30% metana, 5-10% karbon monoksida, 2-3% karbon dioksida, 2-5% nitrogen, dan 1-3% hidrokarbon lebih tinggi serta gas sisa berdasarkan volume.

Bagan di bawah menunjukkan campuran COG yang telah dibersihkan secara representatif. Rasio H2 terhadap CH4 sekitar 2:1 merupakan nilai bahan bakar yang paling penting karena mengontrol suhu nyala api, produksi uap air, dan pembentukan NOx dalam cerobong pemanas.

Komponen jejak lebih penting daripada volumenya:

H₂S pada 100-500 mg/Nm3 dalam COG yang telah dibersihkan mengubah hampir seluruhnya menjadi SO₂ dalam gas buang.

Residu NH3 di atas 50 mg/Nm3 menjadi nitrogen yang terikat pada bahan bakar dan meningkatkan garis dasar NOx.

Kabut tar dan naftalena membawa partikel karbon ke dalam nyala api dan menimbulkan risiko endapan pada permukaan perpindahan panas.

Komposisi Gas Buang Oven Coke Pasca Pembakaran: Angka-Angka Yang Penting

Ketika gas oven kokas dibakar dengan 5-15% udara berlebih, gas buang tersebut mengandung sekitar 66-72% nitrogen, 15-20% uap air, 6-9% karbon dioksida, dan 1,5-4% oksigen dalam keadaan basah, dengan NOx sebesar 100-350mg/Nm3 dan partikulat sebesar 10-80mg/Nm3.

NOx terbentuk melalui tiga jalur dalam nyala COG. Termal (Zeldovich) NOx mendominasi karena nyala api kaya hidrogen mencapai suhu adiabatik yang tinggi. NOx segera terbentuk di zona tipis pasca-api di mana radikal hidrokarbon bereaksi dengan nitrogen, dan bahan bakar NOx muncul setiap kali amonia atau HCN bertahan dari produk sampingan pabrik. Pada baterai yang dikelola dengan baik, NOx termal menyumbang lebih dari 80% dari total.

Bagaimana Komposisi Gas Buang Coke Oven Mendorong Pemilihan Peralatan Perawatan

Setiap komponen gas buang yang diukur menentukan keputusan pengolahan tertentu: pemuatan partikulat memilih pengumpul debu, SO2 memilih reagen desulfurisasi dan tingkat material, NOx memilih volume katalis SCR, dan uap air menentukan manajemen suhu.

Partikulat: ukuran baghouse dan media filter

Pemuatan debu sebesar 10-80 mg/Nm3 pada suhu gas buang 180-300 derajat C biasanya ditangani oleh baghouse pulse-jet. PPS merasa adalah media default; Membran PTFE ditambahkan ketika pembebanan SO2 menaikkan titik embun asam mendekati suhu pengoperasian. Panduan yang tersedia tentang pemilihan bag filter untuk gas buang industri menunjukkan bagaimana pilihan media mengikuti pembacaan analisis gas.

Kolektor Debu Kantong Jet Pulsa Tekanan Rendah untuk Gas Buang Suhu Tinggi Baghouse ini menangani beban debu hingga 80 mg/Nm3 pada suhu 180-300°C, menggunakan kain kempa PPS atau membran PTFE untuk kondisi titik embun asam, memastikan emisi keluar di bawah 8 mg/Nm3. Lihat Produk →

Partikulat halus dan kabut asam setelah desulfurisasi

Menara desulfurisasi basah menghilangkan SO2 tetapi menjenuhkan aliran dengan kelembapan dan menghasilkan kabut submikron sulfat. Alat pengendap elektrostatik basah sarang lebah vertikal hilir menghilangkan tetesan tersebut; tanpanya, batas opasitas akan terlewati meskipun pembacaan debu berbasis massa berada di bawah batas. Anhui Tiankang Environmental Technology Co., Ltd., pemasok sistem pengolahan gas buang industri, menyediakan konfigurasi ESP basah ini untuk pabrik kokas yang memerlukan jalur kepatuhan berisiko rendah untuk rangkaian gas buang yang lengkap.

Precipitator Elektrostatik Basah Sarang Lebah Vertikal untuk Gas Jenuh Diposisikan setelah menara desulfurisasi basah, ESP basah ini menghilangkan kabut dan kelembapan submikron sulfat, menghasilkan debu keluar di bawah 5 mg/Nm3 untuk memenuhi batas opasitas secara andal. Lihat Produk →

SO2 dan gas asam: pilihan reagen dan metalurgi

SO2 pada 20-120 mg/Nm3 biasanya dihilangkan dengan scrubber berbahan dasar batu kapur-gipsum atau amonia. Data komposisi mendorong spesifikasi material lebih dari sekadar kimia reagen: kandungan klorida dan SO3 menentukan apakah baja karbon, plastik yang diperkuat serat, atau internal berlapis C276 diperlukan dalam saluran keluar dan tumpukan.

NOx: Volume katalis SCR dikoreksi untuk H2O dan O2

Reaktor SCR diukur dari nilai NOx, O2, dan H2O yang masuk. Uap air sebesar 15-20% bersaing dengan NOx untuk mendapatkan situs aktif pada katalis berbasis vanadium, sehingga volumenya harus disesuaikan dengan kelembapan gas buang yang sebenarnya, bukan standar boiler berbahan bakar udara. Pembacaan O2 hanya 1,5-4% membuat katalis tetap aktif namun memperlambat laju reduksi NO pada batas bawah kisaran.

Emisi buronan: ditangkap pada sumbernya

Tumpukan baterai bukan satu-satunya titik emisi. Penerimaan batubara, konveyor sabuk, pendorong kokas, dan kebocoran pintu oven menghasilkan gumpalan debu yang berselang-seling sehingga lebih murah untuk ditangkap daripada dibersihkan setelah kejadian tersebut. Kap yang tertutup sabuk di setiap titik transfer, disalurkan ke baghouse pusat, menjaga debu batu bara yang hancur keluar dari atmosfer tempat kerja dan keluar dari atap baterai.

Kap Tertutup Sabuk untuk Penangkap Debu Konveyor Penutup penuh dengan sambungan samping lembut yang menyesuaikan dengan lebar dan kendur sabuk, menangkap debu batu bara di titik pemindahan dan mencegah gumpalan di tempat kerja, disalurkan ke baghouse pusat. Lihat Produk →

Protokol Lapangan untuk Mengukur Komposisi Gas Buang Coke Oven

Dasar desain yang dapat dipertahankan dimulai dengan uji tumpukan yang mengukur komposisi gas kering, kelembapan, NOx, SO2, SO3, dan partikulat pada tumpukan baterai selama setidaknya dua siklus kokas lengkap, termasuk puncak pengisian dan dorongan.