Quy trình công nghệ sản xuất khí hóa than và các biện pháp bảo vệ môi trường

QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT KHÍ HĨA THAN QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT KHÍ HĨA THAN (CƠNG TY TNHH MTV THÉP HÒA PHÁT) Nhà máy cán thép hình thuộc Cơng ty TNHH MTV thép Hịa Phát có sử dụng cơng nghệ khí hóa than q trình sản xuất Nhà máy nằm địa bàn Khu công nghiệp Như Quỳnh A, km 17 - Quốc lộ - Huyện Văn Lâm - Tỉnh Hưng Yên Ngành cán thép sử dụng nhiều điện nhiên liệu, tiêu định khả cạnh tranh doanh nghiệp thép Trong tình hình thực tế nay, khủng hoảng lượng mối quan tâm toàn cầu, đe dọa đến tăng trưởng kinh tế Vì vậy, để tăng tính cạnh tranh, hạ giá thành sản phẩm, vừa thực theo Ban đạo tiết kiệm lượng – Bộ công thương để bảo vệ mơi trường, Cơng ty TNHH MTV Thép Hịa Phát áp dụng nhiều biện pháp khác để tiết giảm tiêu thụ lượng, có việc lắp đặt lị sinh khí than thay lò đốt dầu Việc chuyển đổi loại nhiên liệu từ dầu FO sang dùng khí hóa than từ lị sinh khí khơng giảm chi phí nhiên liệu mà cịn góp phần vào việc giảm tiêu hao điện q trình cán thép Việc lắp đặt lị sinh khí than Công ty thực từ năm 2011 vào vận hành hiệu Công nghệ sản xuất khí hóa than Cơng ty lắp đặt 03 trạm khí hố than hai giai đoạn đường kính 3.2 m cho dự án này, cơng suất vận hành lị sinh khí than 70 than/ngày Quy trình cơng nghệ sau: Than 40~60mm Tời điện Tiếng ồn, nhiệt Tiếng ồn, bụi Sơ chế Thiết bị thổi khí Thiết bị khí hố than hai giai đoạn Ф3.2m Khí tầng Trống Khí tầng Thiết bị lọc bụi gió xốy Thiết bị trao đổi nhiệt Thiết bị tĩnh điện C37 Thiết bị làm mát khí Nước thải tới trạm xử lý Thiết bị làm mát gián tiếp Thiết bị tĩnh điện C72 Thiết bị khử tạp chất Thiết bị tăng áp suất khí Nước phenol Lị nung Hình 1: Cơng nghệ khí hóa than Lị sinh khí gồm phận là: hệ thống nạp than, thân lị, ghi lị - Hệ thống nạp than: Hệ thống có cấu tạo gồm van nạp đơi, hoạt động chiều, có thùng nâng van nạp Việc nạp liệu điều khiển PLC tủ điều khiển Van nạp dẫn động hệ thống thủy lực - Phần thân lị: Thân lị có phần lớp lót chịu lửa tạo thành 36 lỗ thơng Có ống làm thép không rỉ chịu nhiệt đặt lị, tạo cho truyền nhiệt có từ phía phía ngồi Than vào lị nhận nhiệt truyền từ phía tương đối ống thép lò phần vật liệu chịu lửa thành lị, nhờ than carbon hóa hồn tồn Phía lớp chịu lửa, ống dẫn khí than có van điều chỉnh Van điều chỉnh lưu lượng khí than giai đoạn carbon hóa hay giai đoạn khí hóa, tức điều chỉnh tỷ lệ khí than phía khí than phía Dưới đáy vỏ lị có lớp áo nước áp suất bình thường, sản sinh nước phục vụ cho q trình khí hóa Ghi lị: Ghi lị làm thép hợp kim đúc, chịu nhiệt chịu mài mịn Nó lắp đặt hệ giá đỡ Giá đỡ ghi lò làm thép đúc chống ma sát Tác nhân khí hóa qua khe lỗ ghi lò để vào lò cách đặn tạo phản ứng khí hóa Hệ thống lị sinh khí than Thuyết minh quy trình cơng nghệ Nhà máy sử dụng cơng nghệ lị hai giai đoạn thiết bị tạo khí than liên tục Ban đầu, lị sinh khí mồi gia nhiệt cách đốt củi, than đáy lò đạt nhiệt độ 200OC đỉnh lị Q trình diễn khoảng ngày diễn lần q trình khởi động lị Sau đó, than với kích thước 40-60 mm đưa vào thùng chứa hệ thống máy nâng, đưa vào tầng cacbon hóa lị khí hóa than 02 giai đoạn, điều khiển chương trình máy tính Tại xảy q trình cacbon hóa để tạo than bán cốc, hơi, bụi khí than Tiếp theo than xuống phía lị để thực q trình khí hóa Lị sinh khí giai đoạn Sự tạo thành khí than tầng trên: Nhiệt thừa khí than tầng (400 – 550oC) sinh từ trình khí hóa làm nóng than nạp vào đồng thời xảy q trình cacbon hóa sinh khí than tầng Ban đầu, than đạt nhiệt độ 90-150 oC, độ ẩm bên than bị đi; sau đạt nhiệt độ 150-550 oC, than chưng cất khô sinh số chất dễ bay phenol hỗn hợp H 2, CO2, CO, H2O tạo khí than tầng đỉnh lị Khí than tầng có nhiệt lượng vào khoảng 1650~1750 Kcal/Nm3 Tạo thành khí than tầng dưới: Than cacbon (than bán cốc) sau q trình cacbon hóa vào tầng khí hóa Chất dễ bay có than bán cốc khoảng 3~5% Hoạt động khí hóa than bán cốc thấp than thơ ban đầu than bán cốc xảy q trình cacbon hóa Cơng suất khí hóa đạt tới 270~350Kg/m 2.h nhiệt tầng lửa khí hóa lị hai giai đoạn thường 1000~1300 oC Các phản ứng q trình khí hóa xảy sau: Phản ứng nước với cacbon phản ứng thu nhiệt: C + H2O = CO + H2 - 118821KJ/Kmol Khi oxy cacbon phản ứng, chúng tỏa nhiệt C + 1/2O2 = CO + 123217KJ/Kmol Phản ứng CO nước: CO + H2O = CO2 + H2 Một lượng nhỏ nước phản ứng với carbon monoxide (CO) Cứ thể tích carbon monoxide chuyển thành carbon dioxide (CO 2), đồng thời sinh hydro với thể tích tương đương Trong vùng thu nhỏ, phản ứng xảy nhanh nhiệt độ giảm 1.200 oC CO2 + C = 2CO - 162405KJ/Kmol C + H2O = CO + H2 - 118821KJ/Kmol Q trình khí hóa sinh 31-33% CO, 9-10% H 2, 0,4-0,5% CH4, phần khí gọi khí than tầng dưới, có nhiệt độ 400 – 550 oC Nhiệt lượng khoảng 1200~1300Kcal/Nm3 Khoảng 75% khí than nóng thơng qua ống thép trung tâm kênh bên thành lị dạng trịn, khí than gọi khí than tầng 25% khí than cịn lại trực tiếp tăng nhiệt, sấy chưng cất than tầng chưng cất khơ Sau khí nóng trộn với khí chưng cất tạo khí tầng Q trình lọc làm mát khí than tầng Sau tách từ lị sinh khí, khí than tầng đưa tới hệ thống lọc tĩnh điện C37, phenol từ lị sinh khí tạo hòa tan nước ngưng tụ nước khí than bị hạ nhiệt độ Nước ngưng tụ gọi nước phenol chảy bể phenol với hàm lượng khơng thể vượt q 5% Khí tầng trên, sau lọc tĩnh điện vào thiết bị làm lạnh gián tiếp, nơi mà khí than làm lạnh đến 35~45oC Tiếp theo khí than tầng trộn lẫn với khí than tầng vào thiết bị tĩnh điện C72 để khử dầu bụi lần thứ hai Sau dịng khí trải qua cơng đoạn: nén thiết bị tăng áp, tách độ ẩm cuối vào lò để sử dụng thơng qua ống dẫn khí Quy trình lọc làm mát khí tầng Trước tiên, bụi tách ly tâm khỏi khí tầng nhiệt độ bị giảm thiết bị lọc bụi gió xốy; thứ hai khí vào nồi để thu hồi nhiệt lượng khí với nhiệt độ giảm xuống 180~220oC thiết bị trao đổi nhiệt; thứ ba nhiệt độ khí giảm xuống 65~80oC thiết bị làm lạnh gió cuối nhiệt độ khí bị giảm xuống 35~45oC nước làm mát tuần hoàn thiết bị làm lạnh gián tiếp Sau khí than tầng trộn lẫn với khí than tầng vào thiết bị tĩnh điện C72 để khử dầu bụi lần thứ hai Sau dịng khí trải qua cơng đoạn: nén thiết bị tăng áp, tách độ ẩm cuối vào lị để sử dụng thơng qua ống dẫn khí Khí than sau xử lý có số khí hóa sau: + Nhiệt độ khoảng 40-50oC + Tỷ lệ khí hóa với than khơ: 3-3,5 m3/kg + Nhiệt lượng khí than đạt 1200-1300 kcal/m3 + Tỷ lệ kết xỉ: 10 – 15%+ + Tỷ lệ tiêu thụ khơng khí: 2,3 – 2,5 m3/kg than + Tỷ lệ thải xỉ: 15-20% + Thành phần chủ yếu N2, CO, H2, CH4, CO2 với tỷ lệ sau: Bảng – 1: Thành phần khí hóa than STT Thành phần Tỷ lệ % N2 49,3 CO 24,9 H2 18,7 CO2 6,2 CH4 0,6 Khác (bụi, phenol ) 0,3 Tổng 100 Nguồn: Cơng ty TNHH Một thành viên thép Hịa Phát Ưu điểm cơng nghệ : 1) Áp dụng lị hai giai đoạn hóa khí than có ưu điểm: hiệu khí hóa cao, hiệu nhiệt cao, chi phí sản xuất giảm, mức độ tự động hóa cao, cường độ lao động thấp, vận hành chắn, khí có độ tinh khiết cao, nhiệt lượng cao sản lượng khí ổn định 2) Xyclone lọc bụi nồi lắp đặt lối khí tầng dưới, khí tầng trước tiên loại bỏ bụi giảm nhiệt xuống khoảng 230 o, đồng thời nhiệt lượng khí tận dụng triệt để tạo dịng nước 0.294kPa sử dụng để bít kín miệng đảo liệu 3) Cơng nghệ làm lạnh gió gián tiếp ứng dụng để làm giảm nhiệt độ khí, mà ngăn chặn hình thành lượng lớn nước nhiễm tiếp xúc trực tiếp khí nước tạo Nhu cầu sử dụng than Lượng than sử dụng hàng năm 25.200 Để đảm bảo chất lượng khí than đáp ứng u cầu cơng nghệ khí hóa than giai đoạn, loại than phù hợp than khơng khói với u cầu kỹ thuật sau: Bảng 1: Thành phần than Chỉ số Yêu cầu kỹ thuật Nhiệt trị >=27 MJ/kg (6.500 kcal/kg) Chủng loại, kích thước Than khơng khói khói, kích thước 40-60 mm Tỷ lệ cục lớn nhất/ Cục nhỏ