Studium przypadku
Koks jest niezbędnym składnikiem w procesie produkcji stali w wielkich piecach. Powstaje w koksowniach poprzez wygrzewanie węgla w tak zwanych bateriach. Każda bateria obejmuje zestaw pieców, w których węgiel jest wygrzewany w atmosferze redukującej, tworząc koks i gaz koksowniczy (ang. coke oven gas, COG). Gaz ten jest oczyszczany i wykorzystywany jako źródło paliwa w hutach żelaza.
Wentylatory wyciągowe usuwają COG z pieców za pomocą magistrali ssącej i chłodnic głównych. Sprężarki tłoczą również COG przez pozostałą część układu oczyszczania gazu. COG zawiera zanieczyszczenia występujące w różnych stężeniach, w tym siarkowodór, cyjanek, amoniak, smołę i naftalen. Ilość tych substancji może negatywnie wpływać na działanie sprzętu odpowiedzialnego za wyciąg gazów.
Case study 1
W koksowni na południu Stanów Zjednoczonych za ekshaustor służyła sprężarka tłokowa. Ze względu na COG zawory wewnętrzne w sprężarce zostały zanieczyszczone osadem. Powodowało to wzrost temperatury ekshaustora i wymagało wyczyszczenia zaworów sprężarki. Osad ograniczał również przepływ przez układ wyciągowy, wymuszając stosowanie zapasowych wentylatorów mających na celu utrzymanie odpowiedniej siły wysysania COG z baterii.
Ekshaustor składał się z 32 zaworów, które należało czyścić za każdym razem, gdy wentylator był wyłączany w celu przeprowadzenia prac konserwacyjnych. Czyszczenie zaworów było konieczne co dwa miesiące i trwało dwa dni robocze. Każdy taki proces kosztował zakład ok. 5000 USD.
Rozwiązanie
Analiza osadu wykazała wysokie stężenia materiałów organicznych. Występowały również osady nieorganiczne siarki, żelaza, cyjanku i amoniaku. Osad usunięto w wyniku mechanicznego czyszczenia zaworów. Rysunek 1 przedstawia przykład zanieczyszczonego zaworu.
Firma SUEZ miała okazję zademonstrować swoje możliwości w zakresie obróbki osadów generowanych przez COG. Celem było utrzymanie zaworów wewnętrznych w czystości i wydłużenie czasu pracy ekshaustora. Postanowiono zastosować w pojedynczym wentylatorze środek Ferrameen COG9016. Początkowo użyto 25% dawki konserwacyjnej, aby zminimalizować ilość materiału, który zostałby złuszczony z układu przewodów prowadzących do wyciągu. Po stwierdzeniu braku efektów ubocznych zastosowano standardową dawkę konserwacyjną.
Po dwóch miesiącach zbadano zawory układu wyciągowego w celu określenia wyników zabiegu. Przedstawia to rysunek 2.
Wyniki
Skuteczność zabiegu z wykorzystaniem środka Ferrameen można ocenić na podstawie zdjęć. Czas pracy ekshaustora zwiększono z dwóch do co najmniej sześciu miesięcy. Przełożyło się to na oszczędności w wysokości 2000 USD miesięcznie w porównaniu z podstawowym przypadkiem, w którym nie przeprowadzono zabiegu.
Inne korzyści obejmują zwiększenie przepływu COG przez ekshaustor dzięki czystym zaworom oraz uzyskanie niższej temperatury obudowy układu wyciągowego. Wcześniej nie można było ocenić działania zaworów bez zaglądania do wnętrza ekshaustora, a teraz ich prawidłową pracę można stwierdzić z zewnątrz, nasłuchując. Zabieg ten wydłuża żywotność sprężarki.
Case study 2
System odprowadzania spalin w belgijskiej koksowni zmagał się z zanieczyszczeniem, osadami ze smoły, naftalenu i soli oraz korozją podosadową. Ta ostatnia powodowała wycieki gazu, co wiązało się z zagrożeniem dla bezpieczeństwa, zanieczyszczeniem powietrza i koniecznością przeprowadzania bardzo ryzykownych prac naprawczych.
Osady ograniczały przepływ gazu w otworach i elastycznych przewodach biegnących do pieców, co uniemożliwiało ich prawidłową pracę. Aby utrzymać odpowiednią wydajność pieca, konieczne było jego częste czyszczenie, co zawsze wiąże się z podwyższonym ryzykiem ze względu na właściwości gazu koksowniczego. Do przeprowadzenia prac konserwacyjnych wymagani są wyspecjalizowani operatorzy.
Z powodu korozji w przewodach przesyłowych do pieców często dochodziło do wycieków gazu. Te wycieki wysoce łatwopalnego gazu koksowniczego stanowią nie tylko źródło zanieczyszczenia powietrza, ale także kosztowych napraw przeprowadzanych w trudnych i ryzykownych warunkach (patrz rysunek poniżej).
Rozwiązanie
Po jednej stronie baterii firma SUEZ Water Technologies & Solutions zaczęła dozować środek Ferrameen* COG9016 w stężeniu 0,2 l/10 000 Nm³. Zainstalowano kupony kontrolne w linii poddanej zabiegowi, oraz w linii niepoddanej zabiegowi.
Już kilka dni po rozpoczęciu dozowania środka Ferrameen COG9016 zauważono ograniczenie stopnia zanieczyszczenia otworów i elastycznych przewodów. Po miesiącu pierwsza seria kuponów została wyjęta z układu w celu przeprowadzenia analizy. Próbka niepoddana zabiegowi (górny rysunek) nosiła już ślady obfitego zanieczyszczenia i korozji. Próbka poddana zabiegowi (dolny rysunek) była czysta i nie wykazywała śladów osadów ani korozji.
Wyniki
Zabieg z użyciem środka Ferrameen COG9016 obniżył roczne koszty konserwacji o 30 000 EUR, ograniczył zagrożenia dla bezpieczeństwa i zwiększył moce produkcyjne o 1,3%. Środowisko skorzystało na eliminacji zanieczyszczeń powstałych na skutek wycieków gazu.
*Znaki towarowe należące do firmy SUEZ; mogą być zastrzeżone w pewnych krajach.
Suez Water Technologies & Solutions
Michał Strzałkowski
tel. 504 819 800 michal.strzalkowski@suez.com
