Polusyon: basa pagkasunog sa Beijing upang labanan laban sa SMOG, NOx at CO


Ibahagi ang artikulong ito sa iyong mga kaibigan:

Problema sa Beijing: upang mabawasan ang emissions nito ng NOx (oxides ng nitrogen) mula sa mga boiler para sa pampublikong kalusugan. Ang mga mahigpit na limitasyon sa mga emission ng NOx mula sa mga boiler ay ipinakilala upang labanan ang singaw sa Beijing. Si Dr. Gregory Zdaniuk, Joel Moreau at Lu Liu ay naghahanap sa paggamit ng wet combustion, ang paksa ay nagbago nang mahabang panahon sa Econologie.com partikular sa pamamagitan ng mga gawa ng Rémi Guillet na nag-publish ng kanyang mga ideya at gumagana nang regular.

Ang Beijing ay naghihirap mula sa polusyon at naghahanap ng mga solusyon

Ang napakabilis na pag-unlad ng industriya ng Tsina ay humantong sa makabuluhang antas ng polusyon sa hangin, na siyempre ay nakakaapekto sa ang kalusugan ng mga Intsik, sa mga malalaking lungsod lalo na at maraming taon! Ang mga sanhi ay ang trapiko sa daan, ang mga industriya ng karbon at ang pag-init ng mga gusali. Nais ng Lungsod ng Beijing na mapabuti ang kalidad ng hangin at nasa harapan ng paglaban sa polusyon ng hangin. Gumagawa ito ng mahusay na pagsisikap upang matugunan ito, kabilang ang pagbabawal ng mga bagong installation ng karbon, paglilimita ng trapiko at pag-aaplay ng mga bagong teknolohiya upang mapabuti ang pagkasunog at mabawasan ang NOx sa partikular. ang wet combustion ay isa sa mga pamamaraan na ito sa hinaharap!

"War on Smog": Ang Municipality ng Beijing ay nagpakilala ng isang serye ng mga hakbang sa pananaliksik upang labanan ang polusyon sa hangin:

Isang pagbabawal sa karbon para sa mga bagong pag-install
Progressive at mandatory renovation ng existing facilities ng karbon
Mga paghihigpit sa pagpaparehistro ng mga bagong kotse at sa araw-araw na trapiko
Pag-promote ng electric mobility
Ang pag-promote ng mga taxi na pinapatakbo ng natural gas (methane) at transportasyon ng LPG (propane-butane)
Pag-unlad ng mga carharing at pagbibisikleta
Mahigpit na mga limitasyon para sa NOx sa mga bago at kasalukuyang mga gas boiler

Mula noong 1er April 2017, ang mga pasilidad ay dapat matugunan ang mga limitasyon ng NOx para sa mga bago at kasalukuyang mga gas boiler, na kahit na mas mataas (!!) mga pamantayan ng European Union. Ang munisipalidad ay naglagay din ng mga insentibo upang mabawasan ang mga emission ng NOx mula sa mga gas boiler; samakatuwid, ang 1 500 boiler ay nabago sa 2016.

Posible ang pagbabawas ng NOx sa mga boiler injecting water o steam sa zone ng apoy ; ito ang ginagamit at nais upang bumuo ng Beijing, gamit ang isang sistema na binuo sa Europa sa panahon ng 15 huling taon lalo na sa trabaho ng Rémi Guillet. Ang mga pamamaraan ng post-treatment halimbawa, ang pumipili ng catalytic reduction SCR o pinipili na di-catalytic reduction - gamutin ang NOx emissions pagkatapos ng pagsasanay. Ang mga pamamaraan ng pagkontrol ng pagkasunog ay pumipigil sa pagbuo ng NOx.

Ang mga pamamaraan ng post-treatment ay may posibilidad na maging mas mahal at sa pangkalahatan ay hindi ginagamit sa boiler sa ibaba 10 MW.

Ang mahigpit na limitasyon ng NOx sa Beijing para sa mga boiler

Susunod ang standard sa paglabas ng air pollutants para sa Boiler (DB11 / 139-2015), bagong kagamitan at karbon pagkasunog gas ay dapat nang sumunod sa isang Ang limitasyon ng NOx ng 30mg / Nm3 , habang ang umiiral na mga pag-install ay may limitasyon ng 80mg / Nm3. Sa paghahambing dito sa Europa, ang katumbas na limitasyon ng NOx na itinakda ng European Directive ay 100 mg NOx / Nm3... ito ay 3 beses na higit sa sa Tsina!

Bilang karagdagan sa mga mahigpit na legal na limitasyon, ang Beijing ay naglagay ng isang programa ng pang-ekonomiyang insentibo upang mabawasan ang NOx para sa mga kasalukuyang gas boiler. Ang mga proyekto ng pagkukumpuni ay gagantimpalaan ayon sa halaga ng NOx na kanilang iniligtas. Ang mga gas boiler ng 1 500 ay binago sa 2016. Sa 2017, binago ng Beijing ang katumbas ng 7 GW ng katumbas na gas boiler thermal power, o tungkol sa ang thermal power ng 2 nuclear reactors!

Ang pagbuo ng NOx ay nag-iiba-iba ng halos exponentially sa temperatura ng apoy. Ang pangunahing paraan ng pagkontrol ng NOx ay upang mabawasan ang temperatura ng apoy. Magagawa ito sa maraming paraan:

Ang hamon para sa mga inhinyero ay upang mapababa ang temperatura ng apoy habang pinanatili ang katatagan ng apoy at kahusayan ng kuluan. Mahalaga rin ang seguridad, lalo na pagdating sa EGR, dahil sa panganib ng pagsabog ng carbon monoxide (CO) potensyal na naroroon sa maubos!

Ang wet wet combustion system sa pamamagitan ng tubig vapor pump (PAVE)

Ang iniksyon ng tubig o singaw ay nagdudulot ng pagbago ng stoikiometry (ang quantitative relationship sa pagitan ng oxidant at oxidized) - at sa gayon ang temperatura ng adiabatic na apoy - ng pinaghalong air-fuel. Ang pagdaragdag ng tubig ay "sinisira" din ang mga caloriya na nabuo ng pagkasunog. Parehong phenomena sanhi ng pagbawas sa temperatura ng combustion - ang kulay ng lohikal na asul na gas apoy ay nagiging malaki orange-dilaw. Kung ang temperatura ng apoy ay sapat na nabawasan, ang NOx ay halos hindi na bubuo at ang thermal performance ng boiler ay mapapanatili.

Ang apoy ng gas nasusunog basa
Wet combustion (methane)
Apoy ng dry gas combustion
Dry combustion (methane)

Figure 1: Parehong mitsero operating sa wet combustion mode (tuktok) at dry combustion mode (ibaba)

Ang sistema ng bomba ng singaw ng tubig (WVP, o Water Steam Pump, PAVE) ay isang paraan ng basa ng pagsunog ng Ph.D Rémi Guillet binuo at patent sa 1979, ng CIEC kumpanya na nakabase sa Paris at kung saan ay naging bahagi ng grupo ng ENGIE simula 2004. Binubuo ito ng isang Preheating at moisture saturation ng combustion air sa pagbawi ng makabuluhang init at latent combustion gas. Upang gawin ito, dalawang sprayers ay inilalagay sa airflow: isa sa fresh air inlet at ang isa sa pagitan ng pampalapot at tsimenea, tulad ng ipinapakita sa Figure 2. Ang lahat ng mga sangkap ay hindi kinakalawang na asero at ang mitsero ay ginawa upang mahawakan ang pagkasunog ng hangin na puno ng kahalumigmigan. Ang geometry ng water burner injection ay walang kinalaman sa na ng isang tipikal na mababang NOx burner (isang solong double wall)

Diagram ng isang anti-NOx wet combustion boiler
Diagram ng isang anti-NOx wet combustion boiler

Tulad ng temperatura ng pagkasunog ng mga gas ng pagsunog na pumapasok sa pampalapot, siyempre, nadagdagan (mula ~ 58 ° C sa kaso ng isang regular na pagkasunog sa ~ 68 ° C sa kaso ng basa na pagkasunog), mas nakatagong init ang nakuhang muli sa pampalapot. Ito kumpara sa isang ordinaryong condensing boiler na tumatakbo sa parehong simula at bumalik na temperatura ng tubig. Bilang karagdagan, ang karagdagang pagbawi ng init na nangyayari sa tambutso ng tambutso ay pinalamig ang mga gas ng tambutso sa mas mababang temperatura kaysa sa ordinaryong boiler. Bilang isang resulta, ang sistema PAVE ay mas mahusay kaysa sa isang ordinaryong condensing boiler.

Inilalarawan ng Figure 3 ang kahusayan ng PAVE combustion system at isang regular na condensing boiler bilang isang function ng condensation return temperature. Ipinapakita nito na ang simula ng paghalay ay inilipat sa isang mas mataas na temperatura ng pagbalik, na ginagawang isang perpektong kandidato ang PAVE system para sa mga aplikasyon ng retrofit kung saan hindi madaling bawasan ang temperatura ng pagbabalik ng gusali (maginoo radiator sa mataas na temperatura). temperatura)

Ang PAVE system ay nailalarawan sa pamamagitan ng napakababang temperatura ng apoy, kaya nakakamit ang napakababang produksyon ng NOx. Ang limitasyon ng 30mg / Nm3 ay madaling maabot hangga't ang preheated air sa combustion ay 60 ° C at itakda sa isang pinakamabuting kalagayan temperatura. Sa kabilang banda, mababa ang NOx at napakababang NOx na "dry" burner ay maaaring makamit ang maihahambing na mga antas ng NOx emissions lamang sa pamamagitan ng paggamit ng isang mataas na proporsyon ng EGR at, potensyal na, malaki at malalaking combustion chambers.

Sa isang maginoo na sistema ng pagkasunog (na may air sa atmospera), ang pagbabawas ng temperatura ng apoy sa ibaba ng isang tiyak na temperatura ay maaaring humantong sa pagbuo ng CO ngunit hindi ito ang kaso para sa isang PAVE boiler na sinusunog ang likas na gas samakatuwid ay isang gasolina na madaling makuha ng isang priori ang kumpletong pagkasunog nito.

Bukod pa rito, ang mga pagtatanghal ng cycle ng PAVE ay walang hilig na ibaba ang temperatura ng pagkasunog nang napakababa sa pamamagitan ng sobrang tubig na recycling o kahit na upang mapababa ang rate ng O2 sa oxidant sa parehong paraan: at ang panganib ng CO formation ay isang priori na inalis ng cycle ng PAVE.

Ang pagbabawas ng produksiyon ng NOx at pagbabawas ng panganib ng balahibo ng tubig sa chimney outlet (sa pamamagitan ng mas mababang kahalumigmigan sa gas ng tambutso) ay may mga sumusunod na positibong kahihinatnan: mas mababa ang panganib ng usok (na sa kaso ng pagkasunog ng natural gas ang resulta ng kumbinasyon ng balahibo ng tubig + NOx) sa parehong panahon bilang thermal performance ng cycle na pinakamataas ...



Ang unang proyekto ng tubig ng singaw ng China sa pamamagitan ng CIEC

Sa huling mga taon ng 15, ang kumpanya Ipinatupad ng ICCS ang PAVE system sa ilang mga bansang Europa, higit sa lahat sa France, ngunit din sa Alemanya at Italya. Dahil ang mga limitasyon ng NOx ay mas mahigpit sa Europa, ang sistema ay naka-install bilang sukatan ng pag-save ng enerhiya.

 

Comparative anti-NOx wet at dry combustion
Figure 3: Kahusayan sa PCI ng isang boiler ng PAVE (WVP) at isang regular na condensing boiler depende sa return temperature

Sa 2016, nakuha ng Beijing United Gas Engineering at Teknolohiya ang isang kontrata mula sa isang unibersidad sa Beijing upang i-renew ang boiler nito. Ito ay kasangkot sa pagpapalit ng karbon boiler at pag-install ng isang bagong sistema ng gas. Ito ay nagpasya na i-set up ang PAVE system sa Tsina sa unang pagkakataon.

Spraying tower sa chimney side ng PAVE boiler

Ang sistema ay may kasamang dalawang 5,6 MW condensing gas boilers bawat isa sa init sa campus sa tungkol sa 160 000 m2 heating ibabaw. Ang sistema ay nai-laki para sa kapasidad ng 200000 m2 sa pag-asa sa hinaharap na paglawak ng trabaho. Ang network ng pamamahagi ng init ay dinisenyo para sa daloy at bumalik temperatura ng 70 ° C / 50 ° C. Ang lahat ng mga yunit ng terminal ay kinokontrol ng tatlong-way na mga balbula, na gumagawa ng return variable na temperatura. Tanging isa sa mga boiler ng 2 ang nilagyan para sa sandaling ito sa PAVE, ang pangalawang boiler ay nilagyan ng karaniwang burner na may mababang emission na NOx. Ito ay magpapahintulot para sa mga comparative test sa paglipas ng panahon.

commissioning ay ginawa Marso 2017, Nox emissions sinusuri 23 mg / Nm3 (naitama 3,5% ng O2), well sa ibaba ang limitasyon ng 30 mg / Nm3. Ang kabuuang kahusayan ng boiler ay 107% - isang bumalik temperatura 45 ° C at CO ay sinusukat 0 mg / Nm3!

Ang isang maliwanag na hinaharap para sa mga boiler na may mga steam pump ...

Ang paglatag ay isang pagkasunog teknolohiya upang makamit ang ultra-mababang Nox at makabuluhang mas mataas na magbubunga (109% sa PCI) at mas mababang mga gastos sa maintenance para sa mga maginoo condensing boilers. Maaaring i-install ang PAVE sa isang umiiral na boiler na walang makabuluhang pagkawala ng kapasidad, habang ang mga tipikal na pagbabago ng mababang NOx burner ay maaaring makabuluhang bawasan ito. Nahaharap sa isang malubhang problema sa ulap, ang Beijing ay nasa harapan ng paglaban sa polusyon sa hangin at ang mga aksyon na ito ay dapat na sundin ng mga gumagawa ng patakaran sa buong mundo ...

Nakilahok kami sa pag-unlad ng artikulong ito:

Dr. Gregory Zdaniuk, Senior Director ng Engineering, Engie China
Joël Moreau, Deputy Director General ng ICCS
Lu Liu, representante chief engineer sa Buget

Pagsasalin ng Christophe Martz, engineer at editoryal na tagapangasiwa ng Econologie.com

Teksto mula sa pinagmulang ito sa Ingles


Matuto nang higit pa:
- Ang "basa pagkasunog" na ipinaliwanag ni R.Guillet sa mga forum
- I-download ang buod: Basang pagkasunog at pagganap nito
- Basang pagkasunog ng pagtatasa, software ng DHC
- 1923 patent sa humidification ng combustion air
- Pagbubuo ng Rémi Guillet

komento Facebook

Mga komento sa 2 sa "Polusyon: basa pagkasunog sa Beijing upang labanan ang SMOG, NOx at CO"

  1. Para sa impormasyon, ang isang XECUM MW PAVE na itinayo ng CIEC ay na-install sa University of Leuven sa Belgium.
    Ilalagay ito sa serbisyo sa Marso 2018.

  2. Mayroong ilang mga solusyon para sa SMOG, NOx, CO2 at CO batay sa teknolohiya ng Maisotsenko Cycle. Ang M-Cycle ay nakapag-moisturize ng hangin hanggang sa 30-50%. Bilang karagdagan, ang M-Cycle ay nagpapalaki ng mababang temperatura ng init sa 50 C sa 98% na kahusayan (ulat ng GTI, Chicago). Maisotsenko Nakukuha ng Exergy Tower ang CO2 mula sa hangin at kuryente at inuming tubig. Ang lahat ng impormasyon ay bukas at magagamit sa pamamagitan ng paghahanap sa Google

-iwan Ng komento

Ang iyong email address ay hindi nai-publish. Mga kinakailangang patlang ay minarkahan *