Ammoniakgebaseerde rookgasontzwaveling in de koksindustrie

Inleiding

De kokerij is een essentieel onderdeel van de staal- en chemische sector en produceert cokes uit steenkool voor hoogovens en chemische processen. Koken is echter ook verbonden met hoge zwavelemissies , een complexe rookgassamenstelling en strenge milieuvoorschriften. Het voldoen aan de ultra-lage emissienormen de eisen voor zwaveldioxide (SO₂) en stikstofoxiden (NOₓ) zijn steeds uitdagender geworden, met name onder de dubbele druk van naleving van milieuvoorschriften en controle van operationele kosten.

Van de verschillende ontzwavelingstechnologieën — kalksteen-gips FGD, natriumgebaseerde methoden en ammoniakgebaseerde systemen — is laatstgenoemde gebleken de meest geschikte voor koksovens , vanwege de compatibiliteit met laagtemperatuur-, hoogvochtige rookgassen, het vermogen om bestaande ammoniakbronnen te benutten en de mogelijkheid om waardevolle bijproducten te genereren.

Uitdagingen bij de behandeling van koksovenrookgas

Koksovenrookgas vertoont een aantal unieke uitdagingen:

• Lage temperatuur en hoge vochtigheid : De typische rookgastemperatuur ligt tussen 180 en 280 °C, wat de effectiviteit van conventionele calciumgebaseerde FGD-vermindert.

• Complexe verontreinigingen : Het rookgas bevat teer, stof, zwavelverbindingen, NOₓ en sporen zware metalen, wat een robuuste meerpollutantbestrijding vereist.

• Continu werkzaam zijn cokfabrieken werken 24 uur per dag, wat een betrouwbaar systeem met minimale stilstand vereist.

• Ruimtebeperkingen cokfabrieken hebben vaak beperkte ruimte voor extra apparatuur, waardoor compacte en geïntegreerde oplossingen worden bevoordeeld.

Voordelen van ammoniakgebaseerde FGD in de cokindustrie

1. Hoge ontzwavelingsefficiëntie

Op ammoniak gebaseerde FGD-systemen kunnen consistent bereiken SO₂-verwijderingsefficiënties boven de 98 % bereiken , waardoor zelfs de strengste emissienormen worden gehaald. De reactie van SO₂ met ammoniak levert ammoniumsulfate ammoniumsulfaat op

2. Grondstofbenutting en kostenbesparingen

Cokfabrieken produceren vaak ammoniak als bijproduct van de zuivering van koksovenbrandgas. Het direct gebruik van deze ammoniak voor FGD vermindert de behoefte aan externe chemicaliën, waardoor grondstofkosten dalen en de logistiek wordt vereenvoudigd. Het geproduceerde ammoniumsulfaat biedt een inkomstenstroom , waardoor de operationele kosten gedeeltelijk worden gecompenseerd en een benadering van de circulaire economie wordt ondersteund.

3. Geïntegreerde besturing van meerdere verontreinigende stoffen

Moderne op ammoniak gebaseerde FGD-systemen zijn ontworpen om meer dan alleen zwavel aan te pakken. Door het integreren van meervoudige spuittorens, geavanceerde mistafscheiders en gas-vloeistofafscheiding , kunnen deze systemen ook fijn stof (PM2,5), kwik en andere zware metalen verminderen. Deze geïntegreerde besturing verbetert de algehele kwaliteit van de rookgassen en vermindert de milieubelasting.

4. Minimale operationele storing

In tegenstelling tot kalk- of kalksteen-systemen heeft het op ammoniak gebaseerde FGD-systeem lage systeemweerstand en is minder gevoelig voor aanslagvorming of verstoppingen. De vloeistof-gasreactie verloopt snel en het proces kan worden geïntegreerd met bestaande rookgasontzwavelings- en stofafscheidingseenheden, wat ononderbroken bedrijf van de cokesovens waarborgt.

5. Milieu- en economische synergie

Het vermogen om zwavel emissies om te zetten in commerciële ammoniumsulfaatmeststof creëert een dubbel voordeel: vermindering van vervuiling en tegelijkertijd generatie van economische waarde. Hoogwaardige meststof uit rookgasontzwaveling kan voldoen aan de marktnormen en biedt cokesfabrieken een extra inkomstenbron.

Technologische hoogtepunten

Toonaangevende op ammoniak gebaseerde FGD-systemen in de cokesindustrie omvatten verschillende geavanceerde functies:

• Trapsgewijze scheiding en zuivering: Vermindert ammoniakverlies en aerosolvorming, waardoor ‘witte rook’ wordt geëlimineerd en ultra-lage emissies worden gewaarborgd.

• Geoptimaliseerde spuitabsorptie: Verbetert het contact tussen SO₂ en ammoniak, maximaliseert de reactie-efficiëntie en minimaliseert het vloeistofgebruik.

• Energie-efficiënte werking: Exotherme reacties kunnen worden benut, waardoor thermische verliezen en het totale energieverbruik van het systeem worden verminderd.

• Geïntegreerde stofverwijdering: Vangt fijne deeltjesmaterie op naast zwavelverbindingen, waardoor de algehele luchtkwaliteit verbetert.

Case study: Implementatie door Shandong MirShine Environmental

Op een grootschalige cokesfabriek, Werd het trapsgewijs opgebouwde ammoniak-FGD-systeem van MirShine Environmental ingevoerd. Belangrijke resultaten waren:

• SO₂-verwijderingsefficiëntie boven 98.5%, met een uitlaatconcentratie die consistent onder de 30 mg/Nm³ bleef.

• Ammoniakverlies (ammonia slip) gehandhaafd op minder dan 1 mg/Nm³ , waardoor geur en milieu-impact bijna volledig worden geëlimineerd.

• Gecombineerde verwijdering van fijnstof en sporen zware metalen, wat de besturing van meerdere verontreinigende stoffen verbetert.

• Jaarlijkse productie van hoogwaardige ammoniumsulfaatmeststof, waardoor 10–15% van de operationele kosten wordt gecompenseerd .

• Energieverbruik verminderd met 18–20%vergeleken met traditionele kalksteen-FGD-systemen.

Uitvoeringsoverwegingen

• Beheer van ammoniakbronnen: Zorg voor voldoende aanwezigheid van ammoniak in de installatie of voor leveringscontracten.

• Temperatuur- en gasstroomregeling: Handhaaf de rookgassen binnen het optimale absorptietemperatuurbereik (180–280 °C).

• Integratie met SCR/SNCR: Voorconditionering van rookgas verbetert de volgende NOₓ-verwijderingsefficiëntie.

• Onderhoudsplan: Corrosiebestendige materialen en toegankelijke ontwerpen ondersteunen continu bedrijf.

Conclusie

Ammoniakgebaseerde FGD biedt een uitgebreide oplossing voor koksovens die streven naar ultra-lage SO₂-emissies, operationele efficiëntie en economische levensvatbaarheid. Door zwavel emissies om te zetten in een verhandelbaar meststofproduct en meervoudige vervuilingsbeheersing te realiseren, sluit deze technologie milieuvriendelijkheid aan bij financiële voordelen. Voor exploitanten van de koksendustrie betekent de adoptie van ammoniakgebaseerde FGD niet alleen naleving van moderne emissienormen, maar ook een strategische investering in duurzame, winstgevende productie.