Забруднення: мокрий згоряння в Пекіні для боротьби зі СМОГ, NOx та CO

Поділіться цією статтею з друзями:

Проблема в Пекіні: знизити викиди NOx (оксидів азоту) від котлів для здоров'я населення. Строгий обмеження викидів NOx від котлів були введені для боротьби з смогом у Пекіні. Доктор Григорій Зданюк, Джоел Моро і Лу Лю розглядають питання використання мокрого згоряння, ця тема довго висвітлювалася на Econologie.com, зокрема через роботу Ремі Гіллет який публікує свої ідеї та працює регулярно.

Пекін страждає від забруднення та шукає рішення

Швидкий промисловий ріст Китаю призвів до значного рівня забруднення атмосфери, що, безсумнівно, впливає на це здоров'я китайців у великих містах особливо і багато років! Причини - дорожній рух, вугільна промисловість та опалення будівель. Муніципалітет Пекіна прагне покращити якість повітря та займати провідну точку боротьби з забрудненням повітря. Він докладає значних зусиль для вирішення цього питання, включаючи заборону нових вугільних установок, обмеження руху та застосування нових технологій для покращення згоряння та, зокрема, скорочення викидів NOx. мокрого згоряння це одна з цих прийомів майбутнього!

"Війна на смогу": муніципалітет Пекіна представив низку дослідницьких заходів для боротьби з забрудненням повітря:

Заборона на вугілля для нових установок
Прогресивне та обов'язкове відновлення існуючих вугільних споруд
Обмеження на реєстрацію нових автомобілів та на щоденний трафік
Підвищення електричної мобільності
Просування таксі на природному газі (метан) та транспортуванні СНД (пропан-бутан)
Розвиток обміну автомобілями та велосипеди
Суворі обмеження щодо NOx у нових та існуючих газових котлах

З моменту 1er квітня 2017, об'єкти повинні відповідати нормам NOx для нових та існуючих газових котлів, які є навіть вищі (!!) стандарти Європейського Союзу, Муніципалітет також запровадив стимули для зменшення викидів NOx від газових котлів; отже котли 1 500 були змінені на 2016.

Зменшення NOx в котлах можливе в вводити воду або пару в зону полум'я ; це те, що використовує і хоче розвивати Пекін, використовуючи систему, розроблену в Європі під час 15 останніх років, особливо на роботі в Росії Ремі Гіллет, Наступні методи лікування, наприклад, селективне каталітичне зниження SCR або вибіркове некаталітичне зниження - очищення викидів NOx після тренування. Методи контролю згоряння запобігають утворенню NOx.

Способи після обробки, як правило, дорожчі і зазвичай не використовуються на котлах нижче 10 MW.

Пекін строгі обмеження NOx для котлів

Наступний стандарт на скидання забруднюючих речовин в атмосферу для котлів (DB11 / 139-2015), нових об'єктів і газоподібних продуктів згоряння вугілля в даний час повинні дотримуватися Ліміт NOx для 30mg / Nm3 , тоді як існуючі установки мають ліміт 80mg / Nm3. Порівняно з цим у Європі еквівалент NOx обмеження, встановлений Європейською Директивою 100 мг NOx / Nm3... Це 3 разів більше, ніж у Китаї!

Окрім суворого законодавчого обмеження, Пекін запровадив програму економічного стимулювання зниження NOx для існуючих газових котлів. Ремонтні проекти винагороджуються відповідно до суми NOx, яку вони заощаджують. Газові котли 1 500 були модифіковані до 2016. У 2017, Пекін змінив еквівалент 7 GW теплової потужності газогенератора котла, або приблизно теплова потужність ядерних реакторів 2!

Формування NOx змінюється майже експоненціально з температурою полум'я. Основним методом регулювання NOx є зниження температури полум'я. Це можна зробити кількома способами:

Виклик для інженерів полягає у зниженні температури полум'я при збереженні стійкості до вогню та ефективності котла. Безпека також є критичною, особливо якщо мова йде про ЕРГ, через ризик вибуху окису вуглецю (CO) потенціал присутній у вихлопі

Система вологої згоряння на насос водяної пари (PAVE)

Введення води або пари викликає модифікацію стехіометрії (кількісні співвідношення між окислювачем та окисленням) - і, отже, температурою адіабатичного вогню - повітряно-паливної суміші. Додавання води також "розсіює" калорії, що утворюються при горінні. Обидва явища викликають зниження температури горіння - колір логічно синього газу полум'я стає, по суті, жовтогарячим. Якщо температура полум'я достатньо зменшиться, то NOx майже не утворюється, а теплова продуктивність котла буде збережена.

Полум'я вогню горять
Вологе згоряння (метан)
Полум'я сухого газу горіння
Сухого згоряння (метан)

Малюнок 1: той самий пальник, що працює в режимі мокрого згоряння (зверху) та режимі сухого згоряння (внизу)

Система насос для водяної пари (WVP, або Водяний паровий насос, PAVE) є методом мокрого згоряння Ph.D Rémi Guillet розроблена та запатентована в 1979 компанії CIEC, яка розташована в Парижі та є частиною групи ENGIE з часів 2004. Він складається з a Нагрівання та насичення вологи повітрям згоряння з відновленням чутливих тепла та прихованих газів. Для цього в повітряний потік розміщуються два розпилювачі: один на вході свіжого повітря, а інший - між конденсатором і димохід, як показано на малюнку 2. Всі компоненти - це нержавіюча сталь, а пальник зроблений для роботи з повітрям, що нагрівається, насиченим вологим. Геометрія пальника для ін'єкцій води не має нічого спільного з типом типової низькотемпературної горілки NOx (одна подвійна стінка)

Діаграма котла для мокрого згоряння проти НОХ
Діаграма котла для мокрого згоряння проти НОХ

Оскільки точка роси газу згоряння, що надходить у конденсатор, звичайно, збільшується (від ~ 58 ° C у разі регулярного згоряння при ~ 68 ° C у разі вологого згоряння) На конденсаторі відновлюється значно більше прихованої теплоти. Це в порівнянні з звичайним конденсаційним котлом, що працює при однаковій температурі відпрацьованої і зворотної води. Крім того, додаткове відновлення тепла, яке відбувається у вихлопній балонці, охолоджує димових газів при значно нижчих температурах, ніж звичайний котел. У результаті система PAVE набагато ефективніше, ніж звичайний конденсаційний котел.

Малюнок 3 порівнює ефективність системи згоряння PAVE з постійним конденсаційним котлом на основі температури зворотного зрідження. Це показує, що початок конденсації зміщується в бік більш високої температури в зворотному трубопроводі, що робить систему Pave ідеальним кандидатом для модернізації додатків, де це не так просто, щоб зменшити температуру повернення будівлі (високий звичайний радіатор температура)

Система PAVE характеризується дуже низькими температурами полум'я, тому вона дозволяє досягти дуже низького рівня виробництва NOx. Ліміт 30mg / Nm3 легко досягати, якщо повітря горіння попередньо нагрівається до 60 ° C і встановлюється на оптимальну температуру. З іншого боку низькі NOx та дуже низькі "сухі" пальники для NOx можуть досягти порівняного рівня викидів NOx тільки за рахунок використання високої частки ЕРГ та потенційно надлишкових камер згоряння.

У традиційній системі згоряння (з атмосферним повітрям), зниження температури полум'я нижче певної температури може призвести до утворення СО, але це не так для котла PAVE, який горить Тому природний газ - це паливо, яке апріорі легко доступне для її повного згоряння.

Більше того, продуктивність циклу PAVE не схильна знижувати температуру горіння настільки низькою за рахунок надмірного утилізації води, а також навіть для зниження рівня O2 в окислювача тими самими засобами: і ризик виникнення СО априорно усувається циклом PAVE.

Зниження виробництва NOx та зменшення ризику викиду води на виході з димаря (через меншу вологість у димових газах) мають такі позитивні наслідки: менший ризик виникнення смогу (що відбувається при спалюванні природного газу результат комбінації плюму води + NOx) в той же час, як теплові характеристики циклу, які є максимально ...



Перший в Китаї проект по випуску водяних парових насосів від CIEC

Протягом останніх 15 років компанія ICCS розгорнула систему PAVE у ряді європейських країн, переважно у Франції, а також у Німеччині та Італії. Оскільки обмеження NOx є менш жорсткими в Європі, система встановлюється як енергозбереження.

 

Порівняльний анти-NOx вологе та сухе згоряння
Рисунок 3: ефективність на PCI котла PAVE (WVP) та регулярний конденсаційний котел в залежності від температури зворотного зв'язку

У 2016 Пекінська Об'єднана газова інженерія та технологія отримали контракт від університету в Пекіні, щоб відновити свій котел. Це передбачало зміну вугільного котла та встановлення нової газової системи. Вперше було вирішено створити систему PAVE у Китаї.

Розпилювальна вежа на стороні димоходу котла PAVE

Система включає в себе два конденсаційних газових котли 5,6 MW, кожна з яких нагріває кампус навколо поверхні нагріву 160 000 m2. Система була розрахована на потужність 200000 m2 в очікуванні майбутніх робіт з розширення. Теплорозподільна мережа призначена для температури потоку та повернення 70 ° C / 50 ° C. Всі термінальні пристрої контролюються за допомогою трьохпозиційних клапанів, що робить змінну температуру зворотного зв'язку. На даний момент в PAVE обладнано лише один котёл 2, другий котел оснащений стандартним пальником з низьким викидом NOx. Це дозволить провести порівняльні випробування з часом.

Введення в експлуатації була зроблена в березні 2017, викиди NOx випробовуються 23 мг / Nm3 (скоригований 3,5% від O2), що значно нижче межа 30 мг / Nm3. Загальний ККД котла був 107% - повернення температури 45 ° С і СО вимірювали 0 мг / Nm3!

Світле майбутнє для котлів з паровими насосами ...

ВИМОЩАЕТ є технологія спалювання для досягнення ультра-низьким NOx і значно більш високі врожаї (109% на PCI), так і більш низькі витрати на технічне обслуговування для звичайних конденсують котлів. PAVE може бути встановлений на існуючому котлі без суттєвої втрати потужності, тоді як типова реконструкція нижнього NOx пальника може значно зменшити її. Зіткнувшись із серйозною проблемою смогу, Пекін перебуває на передньому краї в боротьбі з забрудненням повітря, і ці дії повинні дотримуватися політиків у всьому світі ...

Ми взяли участь у розробці цієї статті:

Доктор Григорій Зданюк, старший директор з розробки, Engie China
Йоел Моро, заступник генерального директора ICCS
Лу Лю, заступник головного інженера в Буге

Переклад через Крістоф Мартц, інженер та редактор відділу Econologie.com

Текст з цього джерела англійською мовою


Дізнайтеся більше:
- "Мокрого згоряння" пояснюється Р. Гілле на форумах
- Завантажити резюме: Вологе згоряння та його продуктивність
- Аналіз мокрого згоряння, програмне забезпечення DHC
- Патент 1923 про зволоження повітря згоряння
- Синтез Ремі Гілле

Зворотній зв'язок

2 коментує "Забруднення: мокрого спалювання в Пекіні для боротьби зі СМОГ, NOx та СО"

  1. Для інформації, в Бельгії, в Левенському університеті, встановлюється CECI, побудований CIEC, за технологією XECUM MW PAVE.
    Він буде введено в експлуатацію у березні 2018.

  2. Є кілька рішень для SMOG, NOx, CO2 та CO, що базується на технології Майосченко. M-Cycle здатний зволожувати повітря до 30-50%. Крім того, M-Cycle відновлює низькотемпературну спеку при 50 C з ефективністю 98% (доповідь GTI, Чикаго). Майзенцоцька ексергійна вежа захоплює CO2 з повітря, електрики та питної води. Вся інформація є відкритою та доступною через пошук Google

Залишити коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікований. Обов'язкові поля позначені *