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

به اشتراک گذاری این مقاله را با دوستان خود:

مشکل پکن: کاهش انتشار گازهای NOX (اکسید نیتروژن) از دیگهای بخار برای سلامت عمومی. محدودیت های شدید برای انتشار NOx از بویلرها برای مبارزه با مگس در پکن معرفی شد. دکتر گرگوری Zdaniuk، جول مورو و لو لوو به دنبال استفاده از 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 صنعتی بسیار سریع چین، منجر به سطح قابل توجهی از آلودگی هوا، که البته بر روی آن تأثیر می گذارد سلامت چینی ها، در شهرهای بزرگ به خصوص و برای سالهای زیادی! علل ترافیک جاده، صنایع ذغال سنگ و گرمایش ساختمان ها است. شهرداری پکن می خواهد کیفیت هوا را بهبود بخشد و در مقابله با آلودگی هوا قرار دارد. تلاش های زیادی برای حل این مسئله، از جمله ممنوعیت تاسیسات زغال سنگ جدید، محدود کردن ترافیک و استفاده از فن آوری های جدید برای بهبود احتراق و کاهش NOX به ویژه انجام می شود. احتراق مرطوب یکی از این تکنیک های آینده است!

"جنگ در دود": شهرداری پکن یک سری اقدامات تحقیقاتی را برای مبارزه با آلودگی هوا معرفی کرده است:

ممنوعیت زغال سنگ برای تاسیسات جدید
بهبود مستمر و اجباری از امکانات زغال سنگ موجود
محدودیت ثبت نام اتومبیل های جدید و ترافیک روزانه
ارتقاء تحرک الکتریکی
توسعه تاکسی های گاز طبیعی (متان) و حمل و نقل با گاز طبیعی (پروپان بوتان)
توسعه خودروها 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 (!!) 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 شعله ; این چیزی است که از پکن استفاده می کند و می خواهد پکن را با استفاده از یک سیستم توسعه یافته در اروپا در سال های اخیر 15 به ویژه در کارهای خود توسعه دهد رمی GUILLET. روش های پس از درمان به عنوان مثال، کاهش کاتالیزوری انتخابی SCR و یا کاهش غیر کاتالیزوری انتخابی - انتشار NOX پس از آموزش. تکنیک های کنترل احتراق از تشکیل NOX جلوگیری می کند.

روشهای پس از درمان گرایش بیشتری دارند و معمولا در دیگهای زیر 10 MW استفاده نمی شود.

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... 3 بار بیش از چین است!

علاوه بر محدودیت های قانونی سختگیرانه، پکن یک برنامه مشوق اقتصادی برای کاهش NOx برای دیگهای گاز موجود فراهم کرده است. پروژه های نوسازی بر اساس میزان NOx ذخیره می شوند. دیگهای گاز 1 500 به 2016 اصلاح شده اند. در 2017، پکن 7 GW معادل انرژی گرمایی دیگ بخار تجمعی را تغییر داده است 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:

چالش برای مهندسان این است که درجه حرارت شعله را در حالی که حفظ ثبات شعله و بهره وری دیگ بخار پایین. امنیت نیز مهم است، به خصوص در مورد EGR به دلیل خطر انفجار مونوکسید کربن (CO) بالقوه موجود در اگزوز!

سیستم احتراق مرطوب توسط پمپ بخار آب (PAVE)

تزریق آب یا بخار موجب اصلاح استویشیومتری (رابطه کمی بین اکسیدان و اکسید شده) و به همین ترتیب دمای شعله آدیاباتی مخلوط هوا و سوخت می شود. علاوه بر این، آب همچنین "کالری های تولید شده توسط احتراق" را تخلیه می کند. هر دو پدیده باعث کاهش دمای احتراق می شوند - رنگ شعله گاز منطقی آبی به طور قابل ملاحظه ای به رنگ نارنجی زرد تبدیل می شود. اگر دمای شعله به اندازه کافی کاهش پیدا کند، NOx تقریبا دیگر شکل نخواهد گرفت و عملکرد حرارتی دیگ بخار حفظ خواهد شد.

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 آب بخار (WVP، یا پمپ آب بخار، 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 اشباع پیش گرم و رطوبت هوا احتراق با بازیابی گرما حساس و گازهای احتراق پنهان. برای انجام این کار، دو اسپری در جریان هوا قرار می گیرند: یکی در ورودی هوا تازه و دیگری بین کندانسور و دودکش، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. تمام قطعات از فولاد ضد زنگ ساخته شده اند و مشعل برای کنترل هوای احتراق اشباع شده با رطوبت ساخته شده است. هندسه فیدر تزریق آب هیچ ارتباطی با یک نوع معمولی مشعل NOX (یک دیوار تک دوتایی)

دیاگرام دیگ بخار سوخت مایع ضد NOX
دیاگرام دیگ بخار سوخت مایع ضد NOX

به عنوان نقطه شبنم گاز احتراق ورودی در کندانسور است، البته، افزایش یافته است (~ 58 درجه سانتی گراد در مورد احتراق به طور منظم ~ 68 درجه سانتی گراد در مورد یک احتراق مرطوب) گرما بسیار ناپایدار در خازن بهبود می یابد. این در مقایسه با یک دیگ کندانسور معمولی است که در همان دمای شروع و بازگشت آب است. علاوه بر این، بازیابی حرارت اضافی که در برج اسپری خروجی اتفاق می افتد، گازهای دود را در دماهای بسیار پایین تر از دیگهای معمولی خنک می کند. در نتیجه سیستم PAVE بسیار کارآمد تر از دیگ بخار عادی است.

است 3 اثربخشی سیستم احتراق هموار و دیگ بخار متراکم به طور منظم با توجه به درجه حرارت از میعانات بازگشت مقایسه می کند. این نشان می دهد که از آغاز مهر و موم به دمای بازگشت بالاتر منتقل شده، و سیستم هموار یک نامزد ایده آل برای برنامه های کاربردی مقاوم سازی که در آن از آن آسان است برای کاهش دمای بازگشت ساختمان (رادیاتور معمولی بالا درجه حرارت)

سیستم PAVE دارای درجه حرارت شعله بسیار پایین است، بنابراین قادر به تولید NOX بسیار پایین می باشد. حد مجاز 30mg / Nm3 به راحتی رسیده است تا زمانی که هوا احتراق به 60 ° C پیش گرم شده و در دمای مطلوب تنظیم شده است. از سوی دیگر، NOX پایین و بسیار کم NOx "خشک" مشعل می تواند سطوح قابل مقایسه از انتشار NOx تنها با استفاده از نسبت بالا EGR و، به طور بالقوه، اتاق های احتراق بیش از اندازه بزرگ.

در یک سیستم احتراق معمولی (با اتمسفر هوا)، کاهش دمای شعله در زیر دمای خاص منجر به تشکیل CO می شود، اما این برای یک دیگ بخار PAVE که سوختگی نیست بنابراين گاز طبيعي سوختي است که به راحتي قابل احتراق است.

علاوه بر این، عملکرد چرخه PAVE نه تمایل به پایین آوردن دمای احتراق را با کم کردن میزان بازیافت آب و یا حتی کاهش سطح O2 در اکسید کننده با همان روش: و خطر تشکیل CO به طور پیشینی توسط چرخه PAVE حذف می شود.

کاهش تولید NOx و کاهش خطر ریزش آبی در خروجی دودکش (از طریق رطوبت پایین در گاز دودکش) عواقب مثبت ذیل را نشان می دهد: خطر کمبود دود (که در مورد احتراق گاز طبیعی است نتیجه ترکیب آلومینیوم آب + NOx) در همان زمان به عنوان عملکرد حرارتی چرخه که حداکثر ...



اولین پروژه پمپ آب بخار 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.

 

احتراق خنک و خشک خشک ضدعفونی مقایسه شده
شکل 3: کارایی در PCI یک دیگ بخار PAVE (WVP) و دیگ بخار متناوب به طور منظم بسته به دمای بازگشت

در 2016، مهندسی پت و مهندسی گاز پکن، قراردادی را از یک دانشگاه در پکن برای تمدید دیگ بخار به دست آورده است. این شامل تغییر دیگ بخار زغال سنگ و نصب یک سیستم گاز جدید است. تصمیم گرفتیم برای اولین بار سیستم PAVE را در چین بگذاریم.

پاشش برج در طرف دودکش یک دیگ بخار PAVE

این سیستم شامل دو دیگ بخار گاز کنسانتره 5,6 MW است که هر کدام برای گرم کردن محوطه دانشگاه در مورد سطح حرارت 160 000 m2 است. این سیستم برای پیش بینی کار توسعه آینده برای اندازه 200000 m2 اندازه گرفته شده است. شبکه توزیع گرما برای یک جریان و دمای بازگشت از 70 ° C / 50 ° C طراحی شده است. تمام ترمینال ها توسط سوپاپ های سه گانه کنترل می شوند که باعث می شود متغیر درجه حرارت برگشت یابد. فقط یکی از دیگ های 2 برای لحظه ای در PAVE مجهز شده است، دومین بویلر مجهز به یک سوز استاندارد با انتشار NOX پایین است. این به تدریج تست های مقایسه ای در طول زمان امکان پذیر است.

راه اندازی مارس 2017 ساخته شده بود، خروجی های NOx در حال آزمایش 23 میلی گرم / Nm3 (3,5 اصلاح٪ از O2)، به خوبی زیر حد 30 میلی گرم / Nm3. بازده کلی دیگ بخار بود 107٪ - یک 45 دمای بازگشت درجه سانتی گراد و CO 0 میلی گرم / Nm3 اندازه گیری شد.

آینده ای روشن برای دیگهای بخار پمپ ...

هموار یک تکنولوژی احتراق برای رسیدن به NOx استفاده فوق العاده کم و بازده قابل توجهی بالاتر (109٪ در PCI) و هزینه های نگهداری پایین برای دیگهای بخار متراکم معمولی است. PAVE را می توان در دیگ های موجود موجود بدون افت قابل ملاحظه ای از ظرفیت نصب کرد، در حالی که بازسازی معمولی از کمپرسور NOx پایین می تواند به طور قابل توجهی آن را کاهش دهد. پکن در مواجهه با یک مشکل دود جدی، در مقابله با آلودگی هوا قرار دارد و این اقدامات باید توسط سیاست گذاران در سراسر جهان مشاهده شود ...

ما در توسعه این مقاله شرکت کردیم:

دکتر گرگوری زادانیوک، ارشد مهندسی، مهندسی چین
جول مورو، معاون مدیر کل ICCS
لو لیو، معاون مهندس ارشد در بوگت

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

متن از این منبع به زبان انگلیسی


بیشتر:
- به "احتراق مرطوب" توضیح داده شده توسط انجمن R.Guillet
- خلاصه ای را دانلود کنید: احتراق و عملکرد مرطوب
- تجزیه و تحلیل از احتراق مرطوب، نرم افزار DHC
- ثبت اختراع 1923 در رطوبت هوا احتراق
- سنتز توسط رمی گیلت

بازخورد

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

  1. برای اطلاعات، یک PAVE XECUM MW ساخته شده توسط CIEC در دانشگاه لووان در بلژیک نصب شده 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 *