Zanieczyszczenia: mokre spalanie w Pekinie w celu zwalczania SMOG, NOx i CO


Podziel się tym artykułem ze znajomymi:

Problem Pekinu: zmniejszenie emisji NOx (tlenków azotu) z kotłów dla zdrowia publicznego. Wprowadzono ścisłe ograniczenia emisji NOx z kotłów w celu zwalczania smogu w Pekinie. Dr Gregory Zdaniuk, Joel Moreau i Lu Liu szukają sposobu użycia mokre spalanie, temat wywołany przez długi czas na Econologie.com w szczególności poprzez prace Rémi Guillet kto publikuje swoje pomysły i działa regularnie.

Pekin cierpi z powodu zanieczyszczeń i szuka rozwiązań

Bardzo szybki rozwój przemysłowy Chin doprowadził do znacznego poziomu zanieczyszczenia powietrza, co oczywiście ma wpływ na zdrowie Chińczyków w dużych miastach szczególnie i przez wiele lat! Przyczynami są ruch drogowy, przemysł węglowy i ogrzewanie budynków. Gmina Pekin chce poprawić jakość powietrza i jest liderem walki z zanieczyszczeniem powietrza. Podejmuje wiele starań, aby rozwiązać ten problem, w tym zakazu nowych instalacji węglowych, ograniczania ruchu i stosowania nowych technologii w celu poprawy spalania i zmniejszenia NOx w szczególności. mokre spalanie jest jedną z tych technik przyszłości!

"Wojna z Smogiem": Gmina Pekińska wprowadziła szereg środków badawczych w celu zwalczania zanieczyszczenia powietrza:

Zakaz węgla dla nowych instalacji
Stopniowa i obowiązkowa renowacja istniejących obiektów węglowych
Ograniczenia dotyczące rejestracji nowych samochodów i codziennego ruchu
Promowanie mobilności elektrycznej
Promocja taksówek zasilanych gazem ziemnym (metanem) i transportem LPG (propan-butan)
Rozwój carsharingu i jazdy na rowerze
Rygorystyczne granice dla NOx w nowych i istniejących kotłach gazowych

Od 1er kwietnia 2017, urządzenia muszą spełniać limity NOx dla nowych i istniejących kotłów gazowych, które są nawet wyższe (!!) standardy Unii Europejskiej, Gmina wprowadziła również zachęty do redukcji emisji NOx z kotłów gazowych; dlatego kotły 1 500 zostały zmienione na 2016.

Redukcja NOx w kotłach jest możliwa w wstrzykiwanie wody lub pary do strefy płomienia ; to właśnie wykorzystuje i chce rozwinąć Pekin, wykorzystując system opracowany w Europie podczas ostatnich lat 15, szczególnie w zakresie pracy Rémi Guillet, Metody po traktowaniu, na przykład selektywna redukcja katalityczna SCR lub selektywna redukcja niekatalityczna - po treningu traktuj emisję NOx. Techniki kontroli spalania zapobiegają powstawaniu NOx.

Metody obróbki wtórnej są zwykle droższe i generalnie nie są stosowane w kotłach poniżej 10 MW.

Surowe limity NOx dla kotłów w Pekinie

Zgodnie z normą emisji zanieczyszczeń powietrza dla kotłów (DB11 / 139-2015), nowe urządzenia i węgiel na gaz Limit NOx dla 30mg / Nm3 , podczas gdy istniejące instalacje mają limit 80mg / Nm3. Dla porównania w Europie obowiązuje równoważny limit NOx określony w dyrektywie europejskiej 100 mg NOx / Nm3... to 3 razy więcej niż w Chinach!

Oprócz ścisłych ograniczeń prawnych, Pekin wprowadził program zachęt ekonomicznych, aby zmniejszyć NOx dla istniejących kotłów gazowych. Projekty renowacji są nagradzane zgodnie z ilością zapisywanych NOx. Kotły gazowe 1 500 zostały zmodyfikowane do 2016. W 2017 Pekin zmodyfikował 7 GW równoważny skumulowanej mocy cieplnej kotła gazowego lub około moc cieplna reaktorów jądrowych 2!

Tworzenie NOx zmienia się prawie wykładniczo wraz z temperaturą płomienia. Główną metodą kontrolowania NOx jest obniżenie temperatury płomienia. Można to zrobić na kilka sposobów:

Wyzwaniem dla inżynierów jest obniżenie temperatury płomienia przy zachowaniu stabilności płomienia i sprawności kotła. Bezpieczeństwo ma również kluczowe znaczenie, zwłaszcza jeśli chodzi o EGR, ze względu na ryzyko wybuchu tlenku węgla (CO) potencjalna obecność w spalinach!

Mokry system spalania wg pompa pary wodnej (PAVE)

Wstrzyknięcie wody lub pary powoduje modyfikację stechiometrii (ilościową zależność pomiędzy utleniaczem i utlenionym) - a zatem temperaturę adiabatycznego płomienia - mieszaniny powietrze-paliwo. Dodatek wody także "rozprasza" kalorie generowane przez spalanie. Oba zjawiska powodują obniżenie temperatury spalania - kolor logicznie niebieskiego płomienia gazowego staje się zasadniczo pomarańczowo-żółty. Jeżeli temperatura płomienia zostanie wystarczająco zmniejszona, NOx prawie nie będzie już się tworzyć, a wydajność cieplna kotła zostanie zachowana.

Płomień gazu płonie mokro
Mokre spalanie (metan)
Płomień suchego gazu spalinowego
Suche spalanie (metan)

Rysunek 1: ten sam palnik pracuje w trybie spalania na mokro (na górze) i na suchym (na dole)

System pompy pary wodnej (WVP, lub Pompa parowa, PAVE) jest metodą mokre spalenie Ph.D Rémi Guillet opracowany i opatentowany w 1979, firmy CIEC z siedzibą w Paryżu, która jest częścią grupy ENGIE od 2004. Składa się z a Podgrzewanie wstępne i nasycenie wilgoci powietrza do spalania z odzyskiwaniem ciepła jawnego i utajonych gazów spalinowych. W tym celu w strumieniu powietrza umieszczono dwa rozpylacze: jeden na wlocie świeżego powietrza i drugi między skraplaczem a kominem, jak pokazano na rysunku 2. Wszystkie elementy wykonane są ze stali nierdzewnej, a palnik jest przystosowany do obsługi powietrza spalania nasyconego wilgocią. Geometria palnika z wtryskiem wody nie ma nic wspólnego z typowym palnikiem o niskiej emisji NOx (pojedyncza podwójna ścianka)

Schemat mokrego kotła spalającego anty-NOx
Schemat mokrego kotła spalającego anty-NOx

Ponieważ punkt rosy gazu spalinowego wchodzącego w kondensatorze jest oczywiście zwiększone (~ 58 ° C, w przypadku regularnego spalania ~ 68 ° C, w przypadku mokrych spalania) znacznie więcej utajonego ciepła odzyskuje się w skraplaczu. W porównaniu ze zwykłym kotłem kondensacyjnym pracującym przy tych samych temperaturach wody początkowej i powrotnej. Ponadto dodatkowy odzysk ciepła, który występuje w wieży rozpyłowej, chłodzi spaliny w znacznie niższych temperaturach niż zwykły kocioł. W rezultacie system PAVE jest znacznie wydajniejszy niż zwykły kocioł kondensacyjny.

Fig 3 porównuje skuteczność układu spalania PAVE i regularne kotła kondensującego odpowiednio do temperatury powrotu skroplin. To pokazuje, że początek kondensacji jest przesunięta do wyższej temperatury powrotu, dzięki czemu system Pave idealnym kandydatem do zastosowań modernizowanych, gdzie nie jest to łatwe, aby zmniejszyć temperaturę powrotu budynku (wysoki radiator konwencjonalny temperatura)

System PAVE charakteryzuje się bardzo niskimi temperaturami płomienia, dzięki czemu jest w stanie osiągnąć bardzo niską emisję NOx. Granica 30mg / Nm3 jest łatwo osiągalna, o ile powietrze do spalania jest wstępnie ogrzane do 60 ° C i ustawione na optymalną temperaturę. Z drugiej strony Palniki „na sucho” niskiej emisji NOx i ultra niskiej emisji NOx nie może osiągnąć porównywalny poziom emisji NOx za pomocą wysokiego odsetka EGR i potencjalnie spalania Zbyt duże pokoje.

W konwencjonalnym systemie spalania (z powietrzem atmosferycznym) obniżenie temperatury płomienia poniżej pewnej temperatury może prowadzić do powstawania CO, ale tak nie jest w przypadku kotła PAVE, który spala się gazu ziemnego, a zatem paliwa, które a priori łatwo uzyskuje dostęp do pełnego spalania.

Co więcej, osiągi cyklu PAVE nie są ani skłonne do obniżania temperatury spalania na tak niskim poziomie poprzez zawracanie zbyt dużej ilości wody, ani nawet do zmniejszania szybkości O2 w utleniaczu w ten sam sposób: a ryzyko tworzenia CO jest z góry eliminowane przez cykl PAVE.

Zmniejszenie produkcji NOx i zmniejszenie ryzyka powstawania smug na wylocie komina (poprzez niższą wilgotność w spalinach) ma następujące pozytywne skutki: mniejsze ryzyko smogu (co ma miejsce w przypadku spalania gazu ziemnego wynik kombinowanego strumienia wody + NOx) w tym samym czasie, co wydajność cieplna cyklu, które są maksymalne ...



Pierwszy chiński projekt pompy pary wodnej autorstwa CIEC

W ciągu ostatnich 15 lat firma ICCS wdrożyło system PAVE w kilku krajach europejskich, głównie we Francji, ale także w Niemczech i we Włoszech. Ponieważ limity emisji NOx są w Europie mniej restrykcyjne, system jest instalowany jako środek oszczędzania energii.

Porównawcze spalanie na mokro i na sucho przeciw NOx
Rysunek 3: Wydajność na PCI kotła PAVE (WVP) i zwykłego kotła kondensacyjnego w zależności od temperatury powrotu

W 2016, Beijing United Gas Engineering and Technology uzyskał kontrakt z uniwersytetu w Pekinie na odnowienie kotła. Wymagało to zmiany kotła węglowego i zainstalowania nowego systemu gazowego. Po raz pierwszy podjęto decyzję o uruchomieniu systemu PAVE w Chinach.

Wieża rozpylająca po stronie komina kotła PAVE

System składa się z dwóch kotłów kondensacyjnych 5,6 MW, które ogrzewają kampus na powierzchni grzewczej 160 000 m2. System został dostosowany do pojemności 200000 m2 w oczekiwaniu na przyszłe prace nad rozszerzeniem. Sieć dystrybucji ciepła jest zaprojektowana dla temperatury zasilania i powrotu 70 ° C / 50 ° C Wszystkie zespoły zaciskowe są sterowane za pomocą zaworów trójdrożnych, co powoduje zmianę temperatury powrotu. Tylko jeden z kotłów 2 jest na razie wyposażony w PAVE, drugi kocioł jest wyposażony w standardowy palnik o niskiej emisji NOx. Umożliwi to przeprowadzenie testów porównawczych w czasie.

Uruchomienie zostało wykonane w marcu 2017 emisje NOx testowanego 23 mg / Nm3 (skorygowane 3,5% wydajności O2), znacznie poniżej granicy 30 mg / Nm3. Całkowita wydajność kotła była 107% - temperatura 45 powrotu ° C i CO mierzono 0 mg / Nm3!

Jasna przyszłość dla kotłów z pompami parowymi ...

Pave to technologia spalania w celu uzyskania ultra niskiej emisji NOx i znacznie wyższą wydajnością (109% na PCI) i niższe koszty utrzymania konwencjonalnych kotłów kondensacyjnych. Pave może być zainstalowany na istniejącym kotle bez znaczącej utraty pojemności, podczas gdy typowe remonty do palnika niskiej emisji NOx może znacznie zmniejszyć. W obliczu poważnego problemu smogu, Pekin jest na czele walki z zanieczyszczeniem powietrza i działania te powinny być postrzegane przez decydentów na całym świecie ...

Uczestniczyliśmy w opracowaniu tego artykułu:

Dr Gregory Zdaniuk, starszy dyrektor ds. Inżynierii, Engie China
Joël Moreau, zastępca dyrektora generalnego ICCS
Lu Liu, zastępca głównego inżyniera w Buget

Tłumaczenie przez Christophe Martz, inżynier i redaktor naczelny Econologie.com

Tekst z tego źródła w języku angielskim


więcej:
- "Mokre spalanie" wyjaśnione przez R.Guillet na forach
- Pobierz podsumowanie: Spalanie i mokrej nawierzchni
- Analiza na mokro spalania oprogramowania DHC
- Patent 1923 dotyczący nawilżania powietrza do spalania
- Synteza: Rémi Guillet

facebook komentarze

2 komentuje "Zanieczyszczenie: Mokre spalanie w Pekinie w celu walki z SMOG, NOx i CO"

  1. W celach informacyjnych na Uniwersytecie w Leuven w Belgii instaluje się XECUM MW PAVE budowane przez CIEC.
    Zostanie oddany do użytku w marcu 2018.

  2. Istnieje kilka rozwiązań dla SMOG, NOx, CO2 i CO opartych na technologii Maisotsenko Cycle. M-Cycle jest w stanie nawilżyć powietrze do 30-50%. Ponadto cykl M-Cycle odzyskuje ciepło o niskiej temperaturze w 50 C z efektywnością 98% (raport GTI, Chicago). Maisotsenko Exergy Tower przechwytuje CO2 z powietrza, elektryczności i wody pitnej. Wszystkie informacje są otwarte i dostępne za pośrednictwem wyszukiwarki Google

Zostaw komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *