Saastuminen: märkä polttaminen Pekingissä SMOG: n, NOx: n ja CO: n torjumiseksi


Jaa tämä artikkeli kavereillesi:

Pekingin ongelma: vähentää päästöjen NOx-päästöjä (typen oksideja) kattiloista kansanterveydelle. Kattiloiden NOx-päästöjen tiukat raja-arvot otettiin käyttöön taistelemaan savustusta Pekingissä. Tohtori Gregory Zdaniuk, Joel Moreau ja Lu Liu tutkivat käyttöä märkäpoltto, Econologie.com - aiheen aiheena ollut aihe, erityisesti teoksissa Rémi Guillet joka julkaisee ideoitaan ja toimii säännöllisesti.

Peking kärsii pilaantumisesta ja etsii ratkaisuja

Kiinan nopea teollinen kasvu on johtanut merkittäviin ilmansaasteisiin, mikä tietysti vaikuttaa kiinalainen terveys suurissa kaupungeissa etenkin ja monien vuosien ajan! Syyt ovat tieliikenne, hiiliteollisuus ja rakennusten lämmitys. Pekingin kunta haluaa parantaa ilmanlaatua ja on ilmansaasteiden torjunnan eturintamassa. Se tekee suuria ponnistuksia tämän ongelman ratkaisemiseksi, mukaan lukien uusien hiililaitteiden kieltäminen, liikenteen rajoittaminen ja uusien tekniikoiden soveltaminen polttokyvyn parantamiseen ja erityisesti typen oksidien vähentämiseen. märkäpoltto on yksi näistä tulevaisuuden tekniikoista!

"Smog-sotaa": Pekingin kunta on ottanut käyttöön useita tutkimustoimia ilmansaasteiden torjumiseksi:

Kivihiilen kieltäminen uusille laitoksille
Nykyisten hiilivoimaloiden progressiivinen ja pakollinen uudistaminen
Rajoituksia uusien henkilöautojen rekisteröinnistä ja päivittäisestä liikenteestä
Sähköisen liikkuvuuden edistäminen
Maakaasun (metaani) ja nesteytetyn maakaasun (propaani-butaani)
Carsharingin ja pyöräilyn kehittäminen
Tiukat NOx-raja-arvot uusissa ja nykyisissä kaasukattiloissa

1er-huhtikuun 2017 jälkeen laitosten on täytettävä NOx-raja-arvot uusille ja nykyisille kaasukattiloille, jotka ovat korkeammat (!) standardit Euroopan unionissa. Kunta on myös ottanut käyttöön kannustimia vähentää kaasukattiloiden NOx-päästöjä. Siksi 1 500-kattilat on muutettu 2016: ksi.

NOx: n vähentäminen kattiloissa on mahdollista vuonna 2007 ruiskuttamalla vettä tai höyryä liekkialueelle ; tämä käyttää ja haluaa kehittää Pekingä käyttämällä järjestelmää, joka on kehitetty Euroopassa 15: n aikana viime vuosina varsinkin Rémi Guillet. Seuraavat jälkikäsittelytavat, esimerkiksi selektiivinen katalyyttinen pelkistys SCR tai valikoiva ei-katalyyttinen vähentäminen - NOx-päästöjen käsittely koulutuksen jälkeen. Polttokontrollitekniikat estävät NOx: n muodostumisen.

Jälkikäsittelymenetelmät ovat yleensä kalliimpia eikä niitä yleensä käytetä 10 MW: n alapuolisilla kattiloilla.

Pekingin tiukat NOx-raja-arvot kattiloiden osalta

Kattiloiden ilman epäpuhtauksien päästöjä koskevan standardin (DB11 / 139-2015) mukaisesti uudet tilat ja hiili-kaasu NOx-raja 30mg / Nm3 , kun taas nykyisissä laitteissa on 80mg / Nm3-raja. Eurooppalaisessa direktiivissä asetettu vastaava NOx-raja on tässä Euroopassa verrattavissa 100 mg NOx / Nm3... se on 3 kertaa enemmän kuin Kiinassa!

Tiukkojen lakisääteisten rajoitusten lisäksi Peking on ottanut käyttöön taloudellisen kannustinohjelman nykyisten kaasukattiloiden typen oksidien vähentämiseksi. Korjausprojektit palkitaan säästämän NOx-määrän mukaan. 1 500 -kaasukattilat on muutettu 2016: ksi. 2017: ssä Peking muutti kumulatiivisen kaasukattilan lämpötehon 7 GW -ekvivalenttiarvoa tai noin 2-ydinreaktoreiden lämpövoima!

NOx: n muodostuminen vaihtelee lähes eksponentiaalisesti liekin lämpötilan mukaan. Tärkein NOx-säätömenetelmä on vähentää liekin lämpötilaa. Tämä voidaan tehdä useilla tavoilla:

Insinöörien haasteena on laskea liekin lämpötila samalla kun säilytetään liekin vakaus ja kattilan tehokkuus. Turvallisuus on myös kriittinen, varsinkin kun kyseessä on EGR hiilimonoksidin (CO) räjähdysvaara potentiaali pakokaasussa!

Märkä palamisjärjestelmä vesihöyrypumppu (PAVE)

Veden tai höyryn injektointi aiheuttaa ilman ja polttoaineen seoksen stoikiometrian (hapettimen ja hapettuneen aineen välisen kvantitatiivisen suhteen) ja siten adiabaattisen liekin lämpötilan muutoksen. Veden lisääminen "hajottaa" myös palamisen aiheuttamat kalorit. Molemmat ilmiöt aiheuttavat polttolämpötilan pienenemisen - loogisesti sinisen kaasuliekin väri muuttuu oranssinkeltaiseksi. Jos liekin lämpötilaa on riittävästi pienennetty, NOx ei enää muodostu enää eikä kattilan lämpöteho säily sä.

Kaasun tulta märkä
Märkä palaminen (metaani)
Kuivaa polttokaasua
Kuiva palaminen (metaani)

Kuva 1: Sama poltin, joka toimii märkäpoltotilassa (ylhäältä) ja kuivatusta palamistilasta (pohja)

Vesihöyrypumppujärjestelmä (WVP tai Vesihöyrypumppu, PAVE) on menetelmä märkä polttaminen Ph.D Rémi Guillet joka on kehitetty ja patentoitu 1979: ssä Pariisissa toimiva CIEC-yhtiö, joka on ollut osa ENGIE-ryhmää 2004: n jälkeen. Se koostuu a Palamisilman esikuumennus ja kosteuden kyllästyminen ja järkevän lämmön talteenotto ja piilevät palamiskaasut. Tällöin ilmavirtaan asetetaan kaksi ruiskutinta: yksi raitisilman tuloaukosta ja toinen lauhduttimen ja savupiipun välillä, kuten kuviossa 2 on esitetty. Kaikki osat ovat ruostumatonta terästä, ja poltin on suunniteltu käsittelemään kosteutta kyllästettyä palamisilmaa. Vedenestepolttimen geometrialla ei ole mitään tekemistä tyypillisen matalan NOx-polttimen (yhden kaksoisseinän) kanssa,

Anti-NOx-märkäpolttokattilan kaavio
Anti-NOx-märkäpolttokattilan kaavio

Koska lauhduttimeen tulevien palamiskaasujen kastepiste on luonnollisesti kohonnut (n. 58 ° C: ssa silloin, kun kyseessä on tavallinen polttaminen n. 68 ° C: ssa märkäpoltossa), paljon piilevää lämpöä otetaan talteen lauhduttimessa. Tämä verrattuna tavalliseen lauhdutuskattilaan, joka toimii samalla käynnistys- ja paluuveden lämpötilassa. Lisäksi pakokaasuputkessa tapahtuva ylimääräinen lämmöntalteenotto jäähdyttää savukaasut paljon alemmissa lämpötiloissa kuin tavallinen kattila. Tämän seurauksena järjestelmä PAVE on paljon tehokkaampi kuin tavallinen lauhdutuskattila.

Kuva 3 vertaa PAVE-polttolaitoksen tehokkuutta säännölliseen lauhdutuskattilaan kondensaatiolämpötilan perusteella. Se osoittaa, että kondensaation alkaminen siirtyy korkeammalle paluulämpötilalle, jolloin PAVE-järjestelmä on ihanteellinen ehdokas jälkiasennussovelluksiin, joissa rakennuksen paluulämpötilaa ei ole helppo vähentää (perinteinen jäähdytin korkeissa lämpötiloissa). lämpötila)

PAVE-järjestelmälle on tunnusomaista erittäin alhaiset liekkilämpötilat, joten se kykenee saavuttamaan hyvin alhaisen NOx-tuotannon. 30mg / Nm3: n raja saavutetaan helposti, kunhan palamisilma esikuumennetaan 60 ° C: een ja asetetaan optimaaliseen lämpötilaan. Toisaalta, matala NOx ja erittäin matala NOx "kuiva" polttimet voivat saavuttaa vertailukelpoiset NOx-päästöt vain käyttämällä suurta osaa EGR: stä ja mahdollisesti ylimitoitetuista palokammioista.

Tavallisessa palamisjärjestelmässä (ilmakehän ilmalla) pelkistyslämpötilan pienentäminen tietyn lämpötilan alapuolella voi johtaa CO: n muodostumiseen, mutta tämä ei ole tapaus PAVE-kattilalle, joka palovammoja maakaasua siis polttoainetta, joka a priori pääsee helposti täydelliseen palamiseensa.

Lisäksi PAVE-syklin suorituskyky ei ole taipuvainen alentamaan palamislämpötilaa niin alhaiseksi liian paljon veden kierrätystä tai jopa vähentämään hapettimessa olevan O2-pitoisuutta samalla tavalla: ja CO: n muodostamisen riski on ennalta poistettu PAVE-syklin avulla.

NOx-tuotannon väheneminen ja vesiputken riskin pienentäminen savupiipun savukaasujen alemmalla kosteudella aiheuttavat seuraavat positiiviset seuraukset: pienempi smogin riski (joka on maakaasun polttamisen tapauksessa vesi + NOx -yhdistelmän tuloksen] samaan aikaan kuin syklin lämpötehokkuus, joka on maksimissaan ...



Kiinan ensimmäinen CIEC-vesihöyrypumppuhanke

Viimeisen 15-vuoden aikana yritys ICCS käytti PAVE-järjestelmää useissa Euroopan maissa, lähinnä Ranskassa, mutta myös Saksassa ja Italiassa. NOx-raja-arvot ovat Euroopassa vähemmän tiukkoja, järjestelmä on asennettu energiansäästötoimenpide.

 

Vertaileva anti-NOx-märkä ja kuiva palaminen
Kuva 3: PAVE-kattilan (WVP) PCI: n tehokkuus ja säännöllinen lauhdutuskattila riippuen paluulämpötilasta

2016: ssä Beijing United Gas Engineering ja Technology on hankkinut Pekingin yliopistolta sopimuksen kattilan uudistamisesta. Se koski hiilikattilan vaihtamista ja uuden kaasujärjestelmän asennusta. Päätettiin perustaa PAVE-järjestelmä Kiinassa ensimmäistä kertaa.

Ruiskutustorni PAVE-kattilan savupiipun puolella

Järjestelmään kuuluu kaksi 5,6 MW-lauhdutuskaasukattilaa, jotka lämmittävät kampuksen noin 160 000 m2 lämmityspinnalla. Järjestelmä on mitoitettu 200000 m2 kapasiteetiksi tulevan laajennustyön ennakoinnissa. Lämmönjakeluverkko on suunniteltu 70 ° C / 50 ° C: n virtaus- ja palautuslämpötilaan. Kaikki terminaaliyksiköt ohjataan kolmitieventtiileillä, jolloin paluuveden lämpötila muuttuu. Vain yksi 2-kattilasta on tällä hetken varusteena PAVE, toinen kattila on varustettu standardipolttimella, jolla on matala NOx-päästö. Tämä mahdollistaa vertailutestit ajan mittaan.

Käyttöönotto tapahtui maaliskuussa 2017, NOx-päästöt testataan 23 mg / Nm3 (korjattu 3,5% ja O2), selvästi alle raja 30 mg / Nm3. Yleistä tehokkuutta kattilan oli 107% - paluulämpötila 45 ° C: seen ja CO mitattiin 0 mg / Nm3!

Valoisa tulevaisuus höyrypumput ...

PAVE on poltto- tekniikka saavuttaa erittäin alhaiset NOx: n ja merkittävästi suurempia saantoja (109% PCI) ja alemman ylläpitokustannukset tavanomaisen kondensointiaineen kattiloiden. PAVE voidaan asentaa olemassa olevaan kattilaan ilman huomattavaa kapasiteetin heikkenemistä, kun taas tavallisen NOx-polttimen tyypilliset uudistukset voivat vähentää merkittävästi sitä. Vakavan smog-ongelman edessä Peking on edelläkävijä ilmansaasteiden torjunnassa ja poliittisten päättäjien on noudatettava näitä toimia ympäri maailmaa.

Osallistuimme tämän artikkelin kehittämiseen:

Dr. Gregory Zdaniuk, tekniikan johtaja, Engie China
ICCS: n apulaispääjohtaja Joël Moreau
Lu Liu, Bugetin varatoimitusinsinööri

Käännös by Christophe Martz, Econologie.com: n insinööri ja toimituksellinen johtaja

Teksti tästä lähteestä englanniksi


Lisätietoja:
- "Märkä polttaminen", jonka R.Guillet selittää foorumeilla
- Lataa yhteenveto: Märkä palaminen ja sen suorituskyky
- Märkä palamisanalyysi, DHC-ohjelmisto
- 1923-patentti palamisilman kostuttamisessa
- Rémi Guilletin synteesi

Facebook-kommentit

2 kommentoi "Saastuminen: märkä polttaminen Pekingissä SMOG: n, NOx: n ja CO: n torjumiseksi"

  1. Maisotsenko-syklitekniikkaan perustuvien SMOG-, NOx-, CO2- ja CO-ratkaisujen joukossa on muutamia ratkaisuja. M-Cycle pystyy kosteuttamaan ilmaa 30-50%: iin saakka. Lisäksi M-Cycle toipuu alhaisen lämpötilan lämpö 50 C: ssä 98-prosenttisella tehokkuudella (GTI: n raportti, Chicago). Maisotsenan Exergy Tower kaappaa CO2in ilman ja sähkön sekä juomaveden. Kaikki tiedot ovat avoimia ja saatavilla Google-haun kautta

Jätä kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *