Загрязнение: влажное горение в Пекине для борьбы с СМОГ, NOx и СО


Установить ссылку на эту статью с друзьями:

Задача Пекина: сократить выбросы NOx (оксидов азота) из котлов для общественного здравоохранения. Строгие ограничения на выбросы NOx от котлов были введены для борьбы с смогом в Пекине. Д-р Грегори Зданюк, Джоэл Моро и Лу Лю изучают использование влажное горение, тема, которая долгое время вызывалась на Econologie.com, в частности, посредством работ Rémi Guillet который публикует свои идеи и работает регулярно.

Пекин страдает от загрязнения и ищет решения

Очень быстрый промышленный рост в Китае привел к значительным уровням загрязнения воздуха, что, конечно, сказывается на здоровье китайцев, в больших городах особенно и на протяжении многих лет! Причинами являются дорожное движение, угольная промышленность и отопление зданий. Пекинский муниципалитет хочет улучшить качество воздуха и находится на переднем крае борьбы с загрязнением воздуха. Он прилагает большие усилия для решения этой проблемы, включая запрет на использование новых угольных установок, ограничение трафика и применение новых технологий для улучшения сжигания и, в частности, сокращения выбросов NOx. влажное горение является одним из таких методов будущего!

«Война с Смогом»: муниципалитет Пекина ввел ряд исследовательских мер по борьбе с загрязнением воздуха:

Запрет на уголь для новых установок
Прогрессивная и обязательная реконструкция существующих угольных объектов
Ограничения на регистрацию новых автомобилей и ежедневного трафика
Продвижение электрической мобильности
Продвижение такси, работающего на природном газе (метане) и транспортировке сжиженным нефтяным газом (пропан-бутан)
Развитие автомобильной и велосипедной езды
Строгие ограничения на выбросы NOx в новых и существующих газовых котлах

Начиная с 1er апреля 2017, объекты должны соответствовать ограничениям на выбросы NOx для новых и существующих газовых котлов, которые даже более высокие (!!) стандарты Европейского Союза, Муниципалитет также создал стимулы для сокращения выбросов NOx от газовых котлов; поэтому котлы 1 500 были заменены на 2016.

Снижение NOx в котлах возможно в впрыскивание воды или пара в зону пламени ; это то, что использует и хочет развивать Пекин, используя систему, разработанную в Европе в 15 в последние годы, особенно в Rémi Guillet, Методы последующей обработки, например, селективное каталитическое восстановление SCR или селективное некаталитическое восстановление - лечить выбросы NOx после тренировки. Методы контроля горения предотвращают образование NOx.

Методы последующей обработки, как правило, более дороги и обычно не используются на котлах ниже 10 MW.

Высокие ограничения по NOx в Пекине для котлов

В соответствии со стандартом выбросов загрязнителей воздуха для котлов (DB11 / 139-2015) новые установки и уголь-газ Предел NOx для 30mg / Nm3 , в то время как существующие установки имеют ограничение 80mg / Nm3. Для сравнения здесь, в Европе, эквивалентный предел NOx, установленный Европейской директивой, 100 mg NOx / Nm3... это на 3 раз больше, чем в Китае!

В дополнение к строгим правовым ограничениям Пекин приступил к осуществлению экономической программы стимулирования сокращения выбросов NOx для существующих газовых котлов. Проекты реновации вознаграждаются в зависимости от количества NOx, которые они сохраняют. Газовые котлы 1 500 были изменены до 2016. В 2017 в Пекине был изменен эквивалент 7 GW кумулятивной тепловой энергии газового котла или около тепловая мощность ядерных реакторов 2!

Образование NOx изменяется почти экспоненциально с температурой пламени. Основным методом контроля NOx является снижение температуры пламени. Это можно сделать несколькими способами:

Задача инженеров - снизить температуру пламени, поддерживая стабильность пламени и эффективность котла. Безопасность также имеет решающее значение, особенно когда речь идет о EGR, из-за риск взрыва окиси углерода (СО) потенциал присутствует в выхлопе!

Система влажного горения насос водяного пара (PAVE)

Впрыск воды или пара вызывает модификацию стехиометрии (количественное соотношение окислителя и окисления) - и, следовательно, температуру адиабатического пламени - воздушно-топливной смеси. Добавление воды также «рассеивает» калории, образующиеся при сжигании. Оба явления вызывают снижение температуры горения - цвет пламени с логически синим газом становится существенно оранжево-желтым. Если температура пламени будет достаточно уменьшена, NOx почти не образуется и тепловые характеристики котла будут сохранены.

Пламя горения газа
Мокрое сгорание (метан)
Пламя сухого газа сгорания
Сухое сгорание (метан)

Рисунок 1: То же горелка, работающая в режиме влажного горения (сверху) и сухом режиме горения (внизу)

Система водяного пара (WVP, или Водяной паровой насос, PAVE) является методом мокрое сжигание Ph.D Rémi Guillet разработанный и запатентованный в 1979, компании CIEC, базирующейся в Париже и являющейся частью группы ENGIE с 2004. Он состоит из Предварительный нагрев и насыщение влаги воздухом для горения путем восстановления чувствительного тепла и скрытых газов сгорания. Для этого в воздушном потоке располагаются два распылителя: один на входе в свежий воздух, а другой между конденсатором и дымоходом, как показано на рисунке 2. Все компоненты - нержавеющая сталь, а горелка предназначена для обработки воздуха для горения, насыщенного влажностью. Геометрия горелки для впрыскивания воды не имеет ничего общего с типичной горелкой с низким содержанием NOx (одной двойной стенкой)

Схема моющего котла с анти-NOx
Схема моющего котла с анти-NOx

Разумеется, поскольку точка росы газов сгорания, поступающих в конденсатор, увеличивается (от ~ 58 ° C в случае обычного горения при ~ 68 ° C в случае влажного горения) в конденсаторе выделяется гораздо более скрытая теплота. Это по сравнению с обычным конденсационным котлом, работающим при одинаковых температурах начальной и обратной воды. Кроме того, дополнительная рекуперация тепла, возникающая на выхлопной башне, охлаждает дымовые газы при гораздо более низких температурах, чем обычный котел. В результате система PAVE намного эффективнее обычного конденсационного котла.

Рисунок 3 сравнивает эффективность системы сжигания PAVE и обычного конденсационного котла в зависимости от температуры возврата конденсата. Это показывает, что начало конденсации смещается в сторону более высокой температуры обратного потока, что делает систему PAVE идеальным кандидатом для применения в модификации, где нелегко уменьшить температуру возврата здания (обычный радиатор при высоких температурах). температура)

Система PAVE характеризуется очень низкой температурой пламени, поэтому она способна достигать очень низкой производительности NOx. Предел 30mg / Nm3 легко достигается, если воздух горения предварительно нагревается до 60 ° C и устанавливается при оптимальной температуре. С другой стороны, низкий уровень выбросов NOx и очень низкие «сухие» горелки NOx могут достичь сопоставимых уровней выбросов NOx только за счет использования большой доли EGR и, возможно, негабаритных камер сгорания.

В обычной системе сжигания (с атмосферным воздухом) снижение температуры пламени ниже определенной температуры может привести к образованию CO, но это не относится к котлу PAVE, который горит следовательно, топливо, которое априори легко получает доступ к его полному сгоранию.

Кроме того, характеристики цикла PAVE не склонны снижать температуру горения настолько низко, что слишком много рециркуляции воды или даже уменьшить скорость O2 в окислителе тем же способом: и риск образования СО априори исключается циклом PAVE.

Снижение производства NOx и снижение риска возникновения водяного шлейфа на выходе из дымовой трубы (при более низкой влажности в дымовых газах) имеют счастливые последствия: меньший риск смога (что происходит в случае сжигания природного газа результат комбинированного плюма воды + NOx) одновременно с тепловыми характеристиками цикла, которые являются максимальными ...



Первый проект по выпуску водяного пара в Китае от CIEC

В течение последних 15 лет компания ICCS развернула систему PAVE в нескольких европейских странах, главным образом во Франции, но также в Германии и Италии. Поскольку ограничения NOx в Европе менее жесткие, система устанавливается как энергосберегающая мера.

Сравнительное противоокисное и сухое сгорание от NOx
Рисунок 3: Эффективность на PCI котла PAVE (WVP) и обычного конденсационного котла в зависимости от температуры обратного потока

В 2016, Beijing United Gas Engineering and Technology получила контракт с университетом в Пекине на обновление своего котла. Это связано с изменением угольного котла и установкой новой газовой системы. Было принято решение о создании системы PAVE в Китае в первый раз.

Распылительная башня на стороне дымохода котла PAVE

В систему входят два конденсаторных газовых котла 5,6 MW, каждый из которых нагревает кампус примерно на поверхности нагрева 160 000 m2. Система рассчитана на мощность 200000 m2 в ожидании будущих работ по расширению. Теплораспределительная сеть рассчитана на температуру потока и обратного потока 70 ° C / 50 ° C. Все терминальные блоки управляются трехходовыми клапанами, что делает переменную температуру обратной. На данный момент в PAVE имеется только один из котлов 2, второй котел оснащен стандартной горелкой с низким уровнем выбросов NOx. Это позволит проводить сравнительные тесты с течением времени.

Ввод в эксплуатацию был произведен в марте 2017, выбросы NOx были протестированы на 23 мг / Nm3 (с поправкой на 3,5% O2), что значительно ниже предела 30 мг / Nm3. Общая эффективность котла составляла 107% - при температуре обратного потока 45 ° C, а выбросы CO были измерены в 0 мг / Nm3!

Яркое будущее для котлов с паровыми насосами ...

PAVE - это технология сжигания, способная обеспечить сверхнизкие выбросы NOx и значительно более высокие урожаи (109% на PCI) и более низкие затраты на техническое обслуживание, чем обычные конденсационные котлы. PAVE может быть установлен на существующем котле без существенной потери мощности, в то время как типичный ремонт горелки с низким содержанием NOx может значительно уменьшить ее. Столкнувшись с серьезной проблемой смога, Пекин находится на переднем крае борьбы с загрязнением воздуха, и эти действия должны соблюдаться политиками во всем мире ...

Мы участвовали в разработке этой статьи:

Д-р Грегори Зданюк, старший инженер по машиностроению, Engie China
Джоэл Моро, заместитель генерального директора ICCS
Лу Лю, заместитель главного инженера в Бугете

Перевод Кристоф Мартц, инженер и редактор журнала Econologie.com

Текст из этого источника на английском языке


Подробнее:
«Мокрое сгорание», объясняемое Р. Гуилле на форумах
- Загрузить резюме: Горение и мокрой дороге
Анализ влажного горения, DHC Программное обеспечение
1923 патент на увлажнение воздуха для горения
Синтез Реми Гилье

Facebook комментарии

Комментарии 2 по теме «Загрязнение: Мокрое сгорание в Пекине для борьбы с СМОГ, NOx и СО»

  1. Для информации в Университете Лёвена в Бельгии устанавливается XECUM MW PAVE, созданная CIEC.
    Он будет введен в эксплуатацию в марте 2018.

  2. Существует несколько решений для SMOG, NOx, CO2 и CO на основе технологии цикла Maisotsenko. M-Cycle способен увлажнять воздух до 30-50%. Кроме того, M-Cycle восстанавливает низкотемпературное тепло в 50 C с КПД 98% (отчет GTI, Чикаго). Маисоценко Exergy Tower захватывает CO2 от воздуха, электричества и питьевой воды. Вся информация открыта и доступна через поиск Google.

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные для заполнения поля помечены *