آلودگی: احتراق مرطوب در پکن برای مبارزه با SMOG، NOx و CO

مشکل پکن: کاهش انتشار NOx (اکسیدهای نیتروژن) آن از دیگهای بخار برای سلامت عمومی. برای مقابله با مه دود در پکن محدودیت های شدیدی در انتشار NOx از دیگهای بخار ایجاد شده است. دکتر گریگوری زدانیوک ، ژوئل مورو و لو لیو در مورد استفاده از این ماده بحث می کنند احتراق مرطوباین موضوع به مدت طولانی در Econologie.com به ویژه از طریق آثار منتشر شده است رمی GUILLET که ایده های خود را منتشر می کند و به طور مرتب کار می کند.

پکن از آلودگی رنج می برد و به دنبال راه حل است

رشد بسیار سریع صنعتی چین منجر به سطح قابل توجهی از آلودگی هوا شده است که بدیهی است در آن تأثیر دارد سلامت چینی ها، در شهرهای بزرگ به خصوص و برای بسیاری از سال! دلایل آن ترافیک جاده ای ، صنایع ذغال سنگ و گرمایش ساختمان ها است. شهرداری پکن می خواهد کیفیت هوا را بهبود بخشد و در خط مقدم مبارزه با آلودگی هوا است. در تلاش است تا این مشکل را حل کند ، به ویژه با ممنوع کردن تأسیسات جدید با استفاده از زغال سنگ ، محدود کردن ترافیک و استفاده از فن آوری های جدید برای بهبود احتراق و کاهش NOx به ویژه احتراق مرطوب یکی از آن تکنیک های آینده است!

"جنگ با دود": شهرداری پکن مجموعه ای از اقدامات تحقیقاتی را برای مقابله با آلودگی هوا معرفی کرده است:

ممنوعیت زغال سنگ برای تاسیسات جدید
بهبود مستمر و اجباری از امکانات زغال سنگ موجود
محدودیت در ثبت نام خودرو جدید و ترافیک روزانه
ارتقاء تحرک الکتریکی
توسعه تاکسی های گاز طبیعی (متان) و حمل و نقل با گاز طبیعی (پروپان بوتان)
توسعه اشتراک اتومبیل و دوچرخه سواری
محدودیت های شدید برای NOx در دیگ های گاز جدید و موجود

از آنجا که 1er آوریل 2017، امکانات باید محدودیت NOx برای دیگهای گاز جدید و موجود، که حتی بالاتر (!!) به استانداردهای اتحادیه اروپا. شهرداری همچنین انگیزه هایی برای کاهش انتشار NOx از دیگهای بخار ایجاد کرده است؛ بنابراین، دیگهای 1 500 به 2016 تغییر کرده است.

کاهش NOx در دیگهای بخار امکان پذیر است تزریق آب یا بخار به منطقه شعله ; این همان چیزی است که پکن از آن استفاده می کند و می خواهد آن را توسعه دهد ، با استفاده از یک سیستم توسعه یافته در اروپا در 15 سال گذشته ، به ویژه در مورد کار رمی GUILLET. روش های پس از درمان به عنوان مثال، کاهش کاتالیزوری انتخابی SCR یا کاهش غیر کاتالیزوری انتخابی - انتشارات NOx پس از تشکیل را نشان می دهد. تکنیک های کنترل احتراق از تشکیل NOx جلوگیری می کنند.

روش های پس از درمان گران ترند و به طور کلی در دیگهای بخار با توان زیر 10 مگاوات استفاده نمی شوند.

محدودیت های NOx در پکن برای دیگهای بخار

مطابق با استانداردهای انتشار آلاینده های هوا برای بویلرها (DB11 / 139-2015)، امکانات جدید و زغال سنگ به گاز NOX حد از 30mg / Nm3 ، در حالیکه تاسیسات موجود دارای محدودیت 80mg / Nm3 هستند. در مقایسه در اینجا در اروپا، حد مجاز NOx تعیین شده توسط دستورالعمل اروپا است 100 mg NOx / Nm3… این 3 برابر بیشتر از چین است!

علاوه بر محدودیت های دقیق قانونی ، پکن یک برنامه تشویقی اقتصادی برای کاهش NOx در دیگهای بخار گاز موجود اجرا کرده است. به پروژه های نوسازی براساس مقدار NOx پس انداز می شود. 1 دیگ بخار گاز در سال 500 اصلاح شد. در سال 2016 ، پکن معادل 2017 گیگاوات از انرژی حرارتی دیگ بخار گاز تجمعی یا تقریباً اصلاح کرد قدرت حرارتی راکتورهای هسته ای 2!

شکل گیری NOx تقریبا با درجه حرارت شعله متفاوت است. روش اصلی کنترل NOx این است که دمای شعله را کاهش دهیم. این را می توان به روش های مختلفی انجام داد:

دفعات بازدید:  هزینه سوخت های زیستی

بنابراین چالش مهندسان این است که دمای شعله را حفظ کنند ، در حالی که پایداری شعله و کارایی دیگ را حفظ می کنند. ایمنی نیز بسیار مهم است ، به خصوص وقتی صحبت از EGR می شود ، به دلیل وجود خطر انفجار مونوکسیدکربن (CO) بالقوه موجود در گازهای خروجی!

سیستم احتراق مرطوب توسط پمپ بخار آب (PAVE)

تزریق آب یا بخار باعث تغییر استوکیومتری (رابطه کمی بین اکسیدان و اکسیدان) - و در نتیجه دمای شعله آدیاباتیک - مخلوط سوخت و هوا می شود. افزودن آب همچنین کالری تولید شده توسط احتراق را "پراکنده" می کند. هر دو پدیده باعث کاهش دمای احتراق می شوند - رنگ شعله گاز ، به طور منطقی آبی ، به طور محسوسی زرد نارنجی می شود. اگر دمای شعله به اندازه کافی کاهش یابد ، NOx به سختی تشکیل می شود و عملکرد حرارتی دیگ بخار حفظ می شود.

شعله گاز رطوبت
احتراق مرطوب (متان)
شعله گاز احتراق خشک
احتراق خشک (متان)

شکل 1: همان مشعل عامل در حالت احتراق مرطوب (بالا) و حالت احتراق خشک (پایین)

سیستم پمپ بخار آب (WVP یا) پمپ بخار آب ، PAVE) یک روش است سوختگی مرطوب Ph.D رمی گیلت 1979، از شرکت CIEC مستقر در پاریس، که بخشی از گروه ENGIE از 2004 است، توسعه یافته و ثبت شده است. این شامل a پیش گرم شدن و اشباع رطوبت هوای احتراق با بازیابی گرمای محسوس و نهان گازهای احتراق. برای انجام این کار ، دو سمپاش در جریان هوا قرار می گیرند: یکی در ورودی هوای تازه و دیگری بین خازن و دودکش ، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. تمام اجزای ساخته شده از فولاد ضد زنگ و مشعل برای کنترل هوای احتراق اشباع شده از رطوبت طراحی شده است. هندسه مشعل تزریق آب هیچ ارتباطی با مشعل معمولی کم NOx (یک جداره دو جداره) ندارد

دفعات بازدید:  دوره های یخبندان و جزایر بزرگ
دیاگرام دیگ بخار سوخت مایع ضد NOX
نمودار دیگ بخار احتراق مرطوب ضد NOx

البته از آنجا که نقطه شبنم گازهای احتراق وارد کندانسور افزایش یافته است (از C 58 درجه سانتیگراد در صورت احتراق منظم به ~ 68 درجه سانتیگراد در صورت احتراق مرطوب) ، گرما بسیار ناپایدار در خازن بهبود می یابد. این با یک دیگ بخار متراکم معمولی کار می کند که در همان دمای جریان و آب برگشتی کار می کند. علاوه بر این ، بازیابی گرمای اضافی که در برج پاشش اگزوز رخ می دهد ، گازهای دودکش را در مقایسه با دیگ بخار معمولی ، در دمای بسیار پایین تری خنک می کند. در نتیجه ، سیستم PAVE بسیار کارآمدتر از یک دیگ بخار متراکم معمولی است.

شکل 3 کارایی سیستم احتراق PAVE و یک دیگ بخار متراکم منظم را به عنوان تابعی از دمای برگشتی متراکم مقایسه می کند. این نشان می دهد که شروع میعانات به دمای برگشت بالاتر منتقل می شود ، و این سیستم PAVE را به یک کاندیدای ایده آل برای برنامه های مقاوم سازی تبدیل می کند ، در صورتی که کاهش دمای بازگشت ساختمان آسان نیست (رادیاتور معمولی در بالا درجه حرارت)

سیستم PAVE با دمای شعله بسیار کم مشخص می شود ، بنابراین قادر است به تولید NOx بسیار کم دست یابد. حد 30mg / Nm3 به راحتی قابل دستیابی است تا زمانی که هوای احتراق در دمای 60 درجه سانتیگراد گرم شود و در دمای مطلوب تنظیم شود. از سوی دیگر، مشعل های "خشک" NOx کم و NOx بسیار کم تنها می توانند با استفاده از نسبت بالای EGR و به طور بالقوه محفظه های احتراق بیش از حد ، سطح قابل مقایسه ای از انتشار NOx را بدست آورند.

در یک سیستم احتراق معمولی (با هوای اتمسفر) ، کاهش دمای شعله زیر یک درجه حرارت خاص می تواند منجر به تشکیل CO شود اما این مورد برای یک دیگ بخار PAVE نیست که می سوزد بنابراین گاز طبیعی سوختی است که پیشینی به راحتی به احتراق کامل خود دسترسی پیدا می کند.

علاوه بر این ، عملکردهای چرخه PAVE نه تمایل دارند که از طریق بازیافت بیش از حد آب ، دمای احتراق را بسیار کم کنند و نه حتی می توانند میزان O2 در اکسید کننده را با همین روش کاهش دهند: و خطر تشکیل CO پیشینی توسط چرخه PAVE حذف می شود.

کاهش تولید NOx و کاهش خطر خروج توده آب از دودکش (از طریق رطوبت کمتر در بخارها) پیامدهای خوشبختی دارد: خطر کمتر مه دود (که در مورد احتراق گاز طبیعی است) نتیجه ترکیب ستون آب + NOx) همزمان با عملکرد حرارتی چرخه که حداکثر است ...

اولین پروژه پمپ بخار آب در چین توسط CIEC

در طول آخرین سال های 15 این شرکت ICCS سیستم PAVE را مستقر کرد در چندین کشور اروپایی، عمدتا در فرانسه، بلکه در آلمان و ایتالیا. محدودیت های NOx در اروپا کمتر سختگیرانه است، سیستم به عنوان سیستم نصب شده است اندازه گیری صرفه جویی در انرژی.

دفعات بازدید:  انتقال انرژی: پرتغال به مدت 4 روز کاملاً با انرژی تجدید پذیر تأمین می شود!

 

احتراق خنک و خشک خشک ضدعفونی مقایسه شده
شکل 3: کارایی در PCI یک دیگ بخار PAVE (WVP) و یک دیگ بخار متراکم منظم به عنوان تابعی از دمای بازگشت

در سال 2016 ، مهندسی و فناوری یونایتد پکن یونایتد قراردادی از دانشگاه پکن برای تمدید اتاق شوفاژ خود اعطا کرد. این شامل تغییر اتاق دیگ بخار با زغال سنگ و نصب سیستم گاز جدید است. تصمیم بر این شد که برای اولین بار سیستم PAVE در چین راه اندازی شود.

برج اسپری در سمت دودکش یک دیگ بخار PAVE

این سیستم شامل دو بویلر گاز متراکم هر کدام 5,6 مگاوات برای گرم کردن محوطه دانشگاه در حدود 160،000 متر مربع از سطح گرمایش است. پیش بینی کار توسعه در آینده این سیستم برای ظرفیت 2 مترمربع اندازه گیری شده است. شبکه توزیع گرما برای دمای جریان و برگشت 200000 درجه سانتیگراد / 2 درجه سانتیگراد طراحی شده است. تمام واحدهای ترمینال توسط شیرهای سه طرفه کنترل می شوند ، که این امر باعث تغییر دمای برگشتی می شود. در حال حاضر فقط یکی از 70 دیگ بخار به PAVE مجهز است ، دیگ بخار دوم به یک مشعل استاندارد با مقدار کم NOx مجهز است. این امکان را می دهد که آزمایشات مقایسه ای با گذشت زمان انجام شود.

راه اندازی در مارس 2017 ، با انتشار NOx آزمایش شده در 23 میلی گرم / Nm3 (اصلاح شده به 3,5 O O2) ، بسیار کمتر از حد 30 میلی گرم / Nm3. بازده کلی دیگ بخار 107 - بود - در دمای برگشت 45 درجه سانتیگراد و انتشار CO در 0 میلی گرم در Nm3 اندازه گیری شد!

آینده ای روشن برای دیگهای بخار پمپ بخار ...

PAVE یک فن آوری احتراق است که قادر به دستیابی به انتشار بسیار کم NOx و بازده قابل ملاحظه ای بالا (109٪ در PCI) و هزینه های نگهداری پایین تر از دیگهای بخار متراکم است. PAVE را می توان بدون از دست دادن قابل توجه ظرفیت در دیگ بخار موجود نصب کرد ، در حالی که مقاوم سازی معمولی مشعل NOx کم می تواند به طور قابل توجهی آن را کاهش دهد. پکن در مواجهه با یک مشکل جدی مه دود ، در خط مقدم مبارزه با آلودگی هوا است و این اقدامات باید توسط سیاست گذاران در سراسر جهان مشاهده شود ...

ما در تهیه این مقاله شرکت کردیم:

دکتر گریگوری زدانیوک ، مدیر ارشد مهندسی ، Engie China
جول مورو، معاون مدیر کل ICCS
لو لیو، معاون مهندس ارشد در بوگت

ترجمه توسط کریستف MARTZ، مهندس و مدیر تحریریه Econologie.com

متن این منبع به انگلیسی است

بیشتر:
- "احتراق مرطوب" که توسط R.Guillet توضیح داده شده است forums
- خلاصه را بارگیری کنید: احتراق و عملکرد مرطوب
- تجزیه و تحلیل از احتراق مرطوب، نرم افزار DHC
- ثبت اختراع 1923 در مورد مرطوب سازی هوای احتراق
- سنتز توسط رمی گیلت

2 نظر در مورد "آلودگی: احتراق مرطوب در پکن برای مبارزه با SMOG ، NOx و CO"

  1. برای اطلاعات ، 10 مگاوات PAVE ساخته شده توسط CIEC در حال نصب در دانشگاه لووین بلژیک است.
    در ماه مارس 2018 به بازار عرضه خواهد شد.

  2. چند راه حل برای SMOG، NOx، CO2 و CO بر اساس فن آوری چرخه Maisotsenko وجود دارد. M-Cycle قادر به مرطوب کردن هوا تا 30-50٪ است. علاوه بر این، M-Cycle حرارت پایین را در 50 C با بازده٪ 98 بهبود می بخشد (گزارش شده توسط GTI، شیکاگو). برج Exergy Maisotsenko CO2 را از هوا و برق و آب آشامیدنی ضبط می کند. تمام اطلاعات باز و در دسترس از طریق جستجوی گوگل است

دیدگاهتان را بنویسید

آدرس پست الکترونیک شما منتشر نخواهد شد. علامت گذاری شده اند *