זיהום: בעירה רטובה בבייג'ינג להילחם נגד SMOG, NOx ו CO

בעיית בייג'ינג: צמצום פליטת NOx (תחמוצות חנקן) שלה מדוודים לבריאות הציבור. הוכנסו מגבלות קפדניות לפליטת NOx מהדוודים כדי להילחם בערפיח בבייג'ינג. ד"ר גרגורי זדאניוק, ג'ואל מורו ולו ליו בוחנים את השימוש בהם בעירה רטובה, הנושא עורר במשך זמן רב על Econologie.com בפרט באמצעות עבודות של רמי Guillet אשר מפרסם את רעיונותיו ועובד באופן קבוע.

בייג'ינג סובלת מזיהום ומחפשת פתרונות

הצמיחה התעשייתית המהירה מאוד של סין הביאה לרמות משמעותיות של זיהום אוויר, שלכאורה משפיע עליו בריאות הסינים, בערים הגדולות במיוחד ובמשך שנים רבות! הגורמים הם תנועת דרכים, תעשיות הפחם וחימום מבנים. עיריית בייג'ינג רוצה לשפר את איכות האוויר ונמצאת בחזית המאבק בזיהום אוויר. היא עושה מאמצים רבים כדי לתקן זאת, במיוחד על ידי איסור על מתקנים פחם חדשים, הגבלת התנועה ויישום טכנולוגיות חדשות לשיפור הבעירה ולהפחתת NOx בפרט. בעירה רטובה היא אחת הטכניקות הללו לעתיד!

"מלחמה על ערפיח": עיריית בייג'ינג הציגה שורה של אמצעי מחקר למאבק בזיהום אוויר:

איסור על פחם למתקנים חדשים
שיפוץ פרוגרסיבי וחובה של מתקני פחם קיימים
הגבלות על רישום רכב חדש ותעבורה יומית
קידום ניידות חשמלית
קידום מוניות המופעלות על ידי גז טבעי (מתאן) ותחבורה על ידי גפ"מ (פרופאן-בוטאן)
פיתוח שיתוף רכב ורכיבה על אופניים
מגבלות קפדניות על NOX בדודי גז חדשים וקיימים

מאז 1er אפריל 2017, מתקני חייב לעמוד במגבלות NOX עבור דוודים גז חדשים וקיימים, אשר אפילו עדיף (!!) לתקני האיחוד האירופי. העירייה גם שמה תמריצים להפחתת פליטות NOX מדודי גז; לכן, 1 500 דוודים שונו 2016.

הפחתת NOx בדודי אפשרי ב הזרקת מים או אדים לאזור הלהבה ; זה מה שבייג'ינג משתמשת ורוצה לפתח, תוך שימוש במערכת שפותחה באירופה במהלך 15 השנים האחרונות, במיוחד בעבודה של רמי Guillet. שיטות שלאחר הטיפול למשל, סלקטיבי קטליטי הפחתת SCR או הפחתה לא-קטליטית סלקטיבית - טפלו בפליטת NOx לאחר אימון. טכניקות בקרת בעירה מונעות היווצרות NOx.

שיטות לאחר הטיפול נוטות להיות יקרות יותר ובדרך כלל אינן משמשות בדודים בעלי הספק של פחות מ -10 מגוואט.

ההגבלות הנוקשות של בייג 'ינג בבייג' ינג עבור דוודים

על פי תקן אייר מזהמי אוויר לדוודים (DB11 / 139-2015), מתקנים חדשים ופחם-גז מגבלת NOx של 30mg / Nm3 , ואילו בהתקנות קיימות יש מגבלה של 80mg / Nm3. בהשוואה כאן באירופה, מגבלת ה- NOX המקביל שנקבעה על ידי הדירקטיבה האירופית היא 100 מ"ג NOx / Nm3... זה פי 3 יותר מאשר בסין!

בנוסף למגבלות החוקיות המחמירות, בייג'ינג הטמיעה תוכנית תמריץ כלכלית להפחתת NOx לדודי גז קיימים. פרויקטים של שיפוץ מתוגמלים על פי כמות NOx שהם חוסכים. 1 דודי גז שונו בשנת 500. בשנת 2016, בייג'ינג שינתה את המקבילה של 2017 ג'יגה-וואט של כוח תרמי של דוד גז מצטבר, או בערך כוח תרמי של 2 כורים גרעיניים!

היווצרות של NOx משתנה כמעט אקספוננציאלית עם הטמפרטורה של הלהבה. השיטה העיקרית של שליטה NOx היא להפחית את הטמפרטורה של הלהבה. זה יכול להיעשות במספר דרכים:

קראו גם: כוס כדי לחמם את ביתו

האתגר עבור המהנדסים הוא אפוא להוריד את טמפרטורת הלהבה, תוך שמירה על יציבות הלהבה ויעילות הדוד. אבטחה היא גם קריטית, במיוחד כשמדובר ב- EGR, בגלל סכנה להתפוצצות פחמן חד חמצני (CO) פוטנציאל הקיים בגז הפליטה!

מערכת בעירה רטובה על ידי משאבת אדי מים (PAVE)

הזרקת מים או אדים גורמת לסטואיציומטריה (הקשר הכמותי בין חמצון לחמצון) - ולכן הטמפרטורה של הלהבה האדיאבטית - להשתנות בתערובת הדלק האוויר. תוספת מים גם "מפזרת" את הקלוריות הנוצרות בעקבות בעירה. שתי התופעות גורמות לירידה בטמפרטורת הבעירה - צבע להבת הגז, כחול הגיוני, הופך לכתום צהוב משמעותי. אם טמפרטורת הלהבה מופחתת מספיק, NOx כמעט ולא ייווצר עוד יותר והביצועים התרמיים של הדוד יישמרו.

להבת גז בוערת רטובה
בעירה רטובה (מתאן)
להבה של גז בעירה יבש
בעירה יבשה (מתאן)

איור 1: מבער אותו פועל במצב בעירה רטוב (למעלה) במצב בעירה יבש (תחתית)

משאבת אדי המים, WVP או משאבת אדי מים, PAVE) היא שיטה של שריפה רטובה של דוקטורט רמי גוילט פיתחה ופטנט ב 1979, של חברת CIEC מבוסס בפריז ואשר כבר חלק מקבוצת ENGIE מאז 2004. זה מורכב התחממות ורוויה של לחות באוויר הבעירה עם התאוששות החום הגיוני והסמוי של גזי הבעירה. לשם כך, שני מרססים מונחים בזרימת האוויר: האחד בכניסת האוויר הצח והשני בין הקבל לארובה, כמוצג באיור 2. כל הרכיבים עשויים נירוסטה ו המבער מיועד לניהול אוויר בעירה רווי לחות. הגיאומטריה של מבער הזרקת המים אינה קשורה לזו של צורב נמוך NOx טיפוסי (קיר כפול יחיד)

קראו גם: השקת בוטיק éconologie.
תרשים של הדוד בעירה אנטי-חמצן רטוב
תרשים של דוד בעירה רטובה נגד NOx

ככל שנקודת הטל של גזי הבעירה הנכנסים למעבה כמובן מוגברת (מ- ~ 58 מעלות צלזיוס במקרה של בעירה רגילה ל ~ 68 מעלות צלזיוס במקרה של בעירה רטובה), הרבה יותר חום סמוי הוא התאושש הקבל. זאת בהשוואה לדוד עיבוי רגיל הפועל באותה טמפרטורת זרימה והחזרה. בנוסף, התאוששות החום הנוספת שמתרחשת במגדל ריסוס הפליטה מקררת את גזי הפליטה לטמפרטורות נמוכות בהרבה בהשוואה לדוד רגיל. כתוצאה מכך המערכת PAVE יעיל בהרבה מדוד עיבוי רגיל.

איור 3 משווה את היעילות של מערכת הבעירה PAVE ודוד עיבוי רגיל כפונקציה של טמפרטורת החזרת העיבוי. זה מראה כי תחילת העיבוי מועברת לטמפרטורת החזרה גבוהה יותר, מה שהופך את מערכת ה- PAVE למועמד אידיאלי ליישומי שיפוץ במקום שלא קל להפחית את טמפרטורת ההחזרה של הבניין (רדיאטורים קונבנציונליים עם גבוה טמפרטורה)

מערכת PAVE מאופיינת בטמפרטורות להבה נמוכות מאוד, כך שהיא מסוגלת להשיג ייצור NOx נמוך מאוד. ניתן להגיע בקלות למגבלה של 30 מ"ג / Nm3 כל עוד מתחמם אוויר הבעירה ל 60 מעלות צלזיוס ומותאם לטמפרטורה אופטימלית. עם זאת, מבערים "יבשים" עם פליטת NOx נמוכה ופליטת NOx נמוכה מאוד יכולים להשיג רק רמות דומות של פליטות NOx על ידי שימוש בשיעור גבוה של EGR ותאי בעירה גדולים מדי.

במערכת בעירה קונבנציונלית (עם אוויר אטמוספרי) הפחתת טמפרטורת הלהבה מתחת לטמפרטורה מסוימת יכולה להוביל להיווצרות של CO, אך זה לא המקרה לדוד PAVE בוער הגז הטבעי הוא אפוא דלק שאליו נגיש בקלות בעירה המלאה שלו.

יתר על כן, ביצועי מחזור ה- PAVE אינם נוטים לגרום לטמפרטורת הבעירה לצמצום כנמוך באמצעות מיחזור מים מוגזם, ואף לא להפחית את קצב ה- O2 בחמצון באותה אמצעי זה: והסיכון להיווצרות CO הוא אפריורי שבוטל על ידי מחזור ה- PAVE.

להפחתת ייצור NOx ולהפחתת הסיכון שפלומת מים עוזבת את הארובה (דרך לחות נמוכה יותר בעשן) יש את ההשלכות המאושרות: פחות סיכון לערפיח (במקרה של בעירה בגז טבעי) התוצאה של השילוב של פלומת מים + NOx במקביל לביצועים התרמיים של המחזור שהם מקסימום ...

פרויקט משאבת אדי מים ראשונה בסין על ידי CIEC

במהלך 15 השנים האחרונות, החברה ICCS פרסה את מערכת PAVE במספר מדינות באירופה, בעיקר בצרפת, אך גם בגרמניה ובאיטליה. מאחר שמגבלות ה- NOx הן פחות מחמירות באירופה, המערכת מותקנת כ- מדד לחיסכון באנרגיה.

קראו גם: אחסון גזי חממה בסלעים עמוקים

השוואת אנטי-נוקס שרפה יבשה ויבשה
איור 3: יעילות ה- PCI של דוד PAVE (WVP) ודוד עיבוי רגיל כפונקציה של טמפרטורת ההחזרה

בשנת 2016 השיגה הנדסת וטכנולוגיית הגז בבייג'ינג יונייטד חוזה מאוניברסיטת בייג'ינג לחידוש חדר הדודים שלה. זה כלל שינוי בחדר הדוד הפחם והתקנת מערכת גז חדשה. הוחלט להקים לראשונה את מערכת PAVE בסין.

ריסוס מגדל בצד הארובה של דוד PAVE

המערכת כוללת שני דודי עיבוי גז של 5,6 מגוואט כל אחד לחימום הקמפוס על כ -160 מ"ר של משטח החימום. המערכת הוקמה עבור קיבולת של 000 מ"ר בציפייה לעבודות הרחבה עתידיות. רשת חלוקת החום מיועדת לטמפרטורת זרימה והחזרה של 2 מעלות צלזיוס / 200000 מעלות צלזיוס. כל יחידות המסוף נשלטות על ידי שסתומים תלת-כיווניים, מה שהופך את טמפרטורת ההחזרה למשתנה. רק אחד משני הדודים מצויד כיום ב- PAVE, הדוד השני מצויד במבער רגיל עם פליטת NOx נמוכה. זה יאפשר בדיקות השוואה לאורך זמן.

הזמנת הביצוע בוצעה במרץ 2017, כאשר נבדקו פליטות NOx במהירות של 23 מ"ג / Nm3 (תוקנו ל- 3,5% O2), הרבה מתחת לגבול של 30 מ"ג / Nm3. היעילות הכוללת של הדוד הייתה 107% - בטמפרטורת החזרה של 45 מעלות צלזיוס ופליטת CO נמדדה ב 0 מ"ג / Nm3!

עתיד מזהיר לדודי משאבות אדים ...

PAVE היא טכנולוגית בעירה המסוגלת להשיג פליטות NOx נמוכות במיוחד ובתשואות גבוהות במידה ניכרת (109% ב- PCI) ועלויות תחזוקה נמוכות יותר מאשר דודי עיבוי רגילים. ניתן להתקין את ה- PAVE על דוד קיים ללא אובדן יכולת משמעותי, ואילו השיפוצים האופייניים של המבער עם פליטת NOx נמוכה יכולים להפחית אותו משמעותית. מול בעיית ערפיח קשה, בייג'ינג נמצאת בחזית המאבק בזיהום אוויר וצריכים להיות מקפידים על מקבלי החלטות פוליטיים ברחבי העולם ...

השתתפנו בפיתוח מאמר זה:

ד"ר גרגורי זדניוק, מנהל בכיר להנדסה באנג 'סין
יואל מורו, משנה למנכ"ל ICCS
לו ליו, סגן המהנדס הראשי ב Buget

תרגום על ידי כריסטוף Martz, מהנדס ומנהל המערכת של Econologie.com

טקסט ממקור זה באנגלית

עוד:
- "בעירה רטובה" הסביר ר 'ג' ילה על forums
- הורד את הסיכום: שרפה וביצועים רטובים
- ניתוח של הבעירה הרטובה, תוכנת DHC
- פטנט משנת 1923 על לחות אוויר בעירה
- סינתזה על ידי רמי Guillet

2 הערות על "זיהום: בעירה רטובה בבייג'ינג להילחם SMOG, NOx ו- CO"

  1. לקבלת מידע, XECUM MW PAVE נבנה על ידי CIEC מותקן באוניברסיטת לאובן בבלגיה.
    זה יהיה להכניס לשירות במרץ 2018.

  2. ישנם מספר פתרונות עבור SMOG, NOx, CO2 ו CO מבוסס על טכנולוגיית מחזור Maisotsenko. M-Cycle מסוגל לחות את האוויר עד 30-50%. בנוסף, M- מחזור recuperates חום בטמפרטורה נמוכה ב 50 C עם יעילות 98% (דו"ח על ידי GTI, שיקגו). Maisotsenko Exergy מגדל לוכדת CO2 מן האוויר והחשמל ומים. כל המידע פתוח וזמין באמצעות חיפוש Google

השאירו תגובה

כתובת הדוא"ל שלך לא תפורסם. שדות חובה מסומנים *