Ô nhiễm: đốt ướt ở Bắc Kinh để chống lại SMOG, NOx và CO

Chia sẻ bài báo này với bạn bè của bạn:

Vấn đề của Bắc Kinh: giảm lượng khí thải NOx (oxit nitơ) từ nồi hơi cho y tế công cộng. Các giới hạn nghiêm ngặt về lượng khí thải NOx từ nồi hơi đã được đưa ra để chống lại sương khói ở Bắc Kinh. Tiến sĩ Gregory Zdaniuk, Joel Moreau và Lu Liu đang xem xét việc sử dụng đốt ướt, chủ đề gợi lên một thời gian dài trên Econologie.com đặc biệt thông qua các tác phẩm của Rémi Guillet người đã xuất bản ý tưởng của mình và làm việc thường xuyên.

Bắc Kinh bị ô nhiễm và tìm kiếm giải pháp

Sự phát triển công nghiệp nhanh chóng của Trung Quốc đã dẫn đến mức ô nhiễm không khí đáng kể, tất nhiên ảnh hưởng đến sức khoẻ của người Trung Quốc, ở các thành phố lớn đặc biệt và trong nhiều năm! Nguyên nhân là do giao thông đường bộ, các ngành công nghiệp than và sưởi ấm các tòa nhà. Thành phố Bắc Kinh muốn cải thiện chất lượng không khí và đang đi đầu trong cuộc chiến chống ô nhiễm không khí. Họ đang có những nỗ lực rất lớn để giải quyết vấn đề này, bao gồm việc cấm lắp đặt than mới, hạn chế lưu thông và áp dụng các công nghệ mới để cải thiện quá trình đốt cháy và giảm NOx nói riêng. các đốt ướt là một trong những kỹ thuật của tương lai!

"Chiến tranh về Sương mù": Khu đô thị Bắc Kinh đã đưa ra một loạt các biện pháp nghiên cứu để chống lại ô nhiễm không khí:

Một lệnh cấm than để lắp đặt mới
Tiến bộ và bắt buộc đổi mới các cơ sở than hiện có
Hạn chế đăng ký ô tô mới và giao thông hàng ngày
Khuyến khích di chuyển điện
Khuyến khích taxi chạy bằng khí tự nhiên (metan) và vận chuyển bằng LPG (propan-butan)
Phát triển xe hơi và xe đạp
Các giới hạn chặt chẽ đối với NOx đối với nồi hơi khí mới và hiện tại

Kể từ 1er April 2017, các cơ sở phải đáp ứng các hạn mức NOx đối với nồi hơi khí mới và hiện tại, thậm chí còn Các tiêu chuẩn cao hơn (!!) của Liên minh châu Âu. Đô thị cũng đã đưa ra các ưu đãi để giảm phát thải NOx từ nồi hơi khí; do đó, nồi hơi 1 500 đã được thay đổi thành 2016.

Việc giảm NOx trong nồi hơi có thể xảy ra trong bơm nước hoặc hơi vào khu vực ngọn lửa ; đây là những gì sử dụng và muốn phát triển Bắc Kinh, sử dụng một hệ thống được phát triển ở châu Âu trong suốt 15 năm ngoái đặc biệt là công việc của Rémi Guillet. Các phương pháp sau khi điều trị ví dụ, lựa chọn xúc tác giảm SCR hoặc lọc không xúc tác có chọn lọc - điều trị lượng khí thải NOx sau khi đào tạo. Kỹ thuật kiểm soát đốt cháy ngăn ngừa sự hình thành của NOx.

Các phương pháp sau xử lý có xu hướng đắt hơn và thường không được sử dụng cho nồi hơi dưới MW 10.

Giới hạn NOx nghiêm ngặt của Bắc Kinh đối với nồi hơi

Phù hợp với Tiêu chuẩn Chất thải Không khí cho Nồi hơi (DB11 / 139-2015), các cơ sở mới và khí than Giới hạn NOx của 30mg / Nm3 , trong khi cài đặt hiện tại có giới hạn là 80mg / Nm3. So với ở Châu Âu, giới hạn NOx tương đương được ấn định bởi Chỉ thị Châu Âu là 100 mg NOx / Nm3... lần 3 nhiều hơn ở Trung Quốc!

Ngoài các giới hạn pháp lý nghiêm ngặt, Bắc Kinh đã đưa ra một chương trình khuyến khích kinh tế để giảm NOx cho nồi hơi khí hiện có. Các dự án cải tạo được khen thưởng theo số lượng NOx họ tiết kiệm được. Nồi hơi 1 500 đã được sửa đổi thành 2016. Trong 2017, Bắc Kinh đã thay đổi 7 GW tương đương với nhiệt năng nồi hơi đốt nóng tích luỹ, hoặc khoảng nhiệt điện của lò phản ứng hạt nhân 2!

Sự hình thành của NOx thay đổi gần như theo cấp số nhân với nhiệt độ của ngọn lửa. Phương pháp chính để kiểm soát NOx là giảm nhiệt độ của ngọn lửa. Điều này có thể được thực hiện bằng nhiều cách:

Thử thách đối với các kỹ sư là làm giảm nhiệt độ ngọn lửa trong khi vẫn duy trì tính ổn định của ngọn lửa và hiệu suất nồi hơi. An ninh cũng rất quan trọng, đặc biệt là khi nói đến EGR, vì nguy cơ bùng nổ carbon monoxide (CO) tiềm năng hiện tại trong ống xả!

Hệ thống đốt ướt do bơm hơi nước (PAVE)

Việc phun nước hoặc hơi nước gây ra sự biến đổi của phép đo góc độ (mối quan hệ định lượng giữa oxy hóa và oxy hóa) - và do đó nhiệt độ của nhiệt độ adiabatic - của hỗn hợp nhiên liệu không khí. Việc bổ sung nước cũng "phân tán" lượng calo do sự đốt cháy tạo ra. Cả hai hiện tượng đều làm giảm nhiệt độ đốt - màu sắc của ngọn lửa khí xanh lơ lửng trở nên màu cam-vàng. Nếu nhiệt độ của ngọn lửa giảm đáng kể, NOx sẽ gần như không còn hình thành và hiệu suất nhiệt của nồi hơi sẽ được bảo toàn.

Ngọn lửa đốt ướt
Đốt ướt (khí mê-tan)
Ngọn lửa đốt khô
Khô khô (khí mê-tan)

Hình 1: Áp dụng cùng một ổ ghi trong chế độ đốt ướt (trên cùng) và chế độ đốt khô (phía dưới)

Hệ thống bơm hơi nước (WVP, hoặc Bơm hơi nước, PAVE) là một phương pháp đốt ướt của Tiến sĩ Rémi Guillet được phát triển và được cấp bằng sáng chế tại 1979 của công ty CIEC có trụ sở tại Paris và là một bộ phận của nhóm ENGIE kể từ 2004. Nó bao gồm một Làm nóng trước và độ ẩm của không khí đốt bằng việc thu hồi nhiệt hợp lý và khí đốt tiềm ẩn. Để làm được điều này, hai bình phun được đặt trong luồng không khí: một ở lối vào không khí trong lành, và một khác giữa ngưng tụ và ống khói, như thể hiện trong hình 2. Tất cả các thành phần là thép không gỉ và ổ ghi được thực hiện để xử lý không khí đốt cháy bão hòa với độ ẩm. Các hình học của các vòi phun nước không có gì để làm với một bức tường lửa NOx tiêu biểu thấp (một bức tường đôi đơn)

Sơ đồ nồi hơi chống ướt NOx
Sơ đồ nồi hơi chống ướt NOx

Do điểm sương của khí đốt vào đầu ngưng, tất nhiên, tăng (từ ~ 58 ° C trong trường hợp cháy thường xuyên ở ~ 68 ° C trong trường hợp đốt cháy ướt), nhiệt tiềm ẩn nhiều hơn sẽ được phục hồi trong bình ngưng. Điều này so với một nồi hơi ngưng tụ thông thường hoạt động ở nhiệt độ bắt đầu và nhiệt độ nước ban đầu. Ngoài ra, việc thu hồi nhiệt bổ sung xảy ra trong tháp phun xả sẽ làm nguội các khí lò ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với bình thường. Kết quả là, hệ thống PAVE hiệu quả hơn nhiều so với một nồi hơi ngưng tụ thông thường.

Hình 3 so sánh hiệu quả của hệ thống đốt PAVE và nồi hơi ngưng tụ thông thường như là một chức năng của nhiệt độ nước ngưng tụ. Nó cho thấy sự khởi đầu của sự ngưng tụ được chuyển đến một nhiệt độ lợi nhuận cao hơn, làm cho hệ thống PAVE một ứng cử viên lý tưởng cho các ứng dụng retrofit nơi nó không phải là dễ dàng để làm giảm nhiệt độ trở lại của tòa nhà (tản nhiệt truyền thống cao nhiệt độ)

Hệ thống PAVE được đặc trưng bởi nhiệt độ ngọn lửa rất thấp, vì vậy nó có thể đạt được sản xuất NOx rất thấp. Hạn chế của 30mg / Nm3 được dễ dàng đạt được miễn là không khí đốt được làm nóng trước tới 60 ° C và đặt ở nhiệt độ tối ưu. Mặt khác, thấp NOx và rất thấp NOx "khô" đốt có thể đạt được mức độ phát thải NOx tương đương chỉ bằng cách sử dụng một tỷ lệ cao của EGR và, có tiềm năng, quá lớn đốt cháy phòng.

Trong một hệ thống đốt thông thường (có không khí trong không khí), giảm nhiệt độ ngọn lửa xuống dưới nhiệt độ nhất định có thể dẫn đến sự hình thành CO, nhưng không phải đối với nồi hơi PAVE cháy vì vậy nhiên liệu tự nhiên là nhiên liệu mà priori dễ dàng tiếp cận với sự đốt cháy hoàn toàn của nó.

Hơn nữa, các hoạt động của chu trình PAVE không có xu hướng làm giảm nhiệt độ quá trình cháy xuống thấp do quá trình tái sử dụng nước quá nhiều hoặc thậm chí làm giảm tốc độ O2 trong chất oxy hóa bằng các phương tiện tương tự: và nguy cơ hình thành CO là một ưu tiên được loại trừ bởi chu kỳ PAVE.

Giảm sản lượng NOx và giảm nguy cơ cát nước tại lối thoát của ống khói (thông qua độ ẩm thấp hơn trong khí lò) có những hậu quả: giảm nguy cơ sương khói (trong trường hợp đốt khí tự nhiên kết quả của sự kết hợp mỡ của nước + NOx) cùng lúc với sự biểu diễn nhiệt của chu trình tối đa ...



Dự án bơm hơi nước đầu tiên của Trung Quốc do CIEC

Trong suốt 15 năm qua, công ty ICCS triển khai hệ thống PAVE ở một số nước châu Âu, chủ yếu ở Pháp, nhưng cũng ở Đức và Ý. Vì các giới hạn NOx ít nghiêm ngặt hơn ở châu Âu, hệ thống được cài đặt như biện pháp tiết kiệm năng lượng.

 

So sánh chống ướt và ướt NOx
Hình 3: Hiệu quả trên PCI của nồi hơi PAVE (WVP) và nồi hơi ngưng tụ thông thường tùy thuộc vào nhiệt độ trở lại

Trong 2016, Kỹ thuật Khí và Kỹ thuật Khí đốt của Bắc Kinh đã nhận được một hợp đồng từ một trường đại học ở Bắc Kinh để đổi mới nồi hơi của nó. Nó liên quan đến việc thay đổi lò hơi than và lắp đặt một hệ thống khí mới. Lần đầu tiên nó được quyết định thiết lập hệ thống PAVE ở Trung Quốc.

Tháp phun lên phía ống khói của nồi hơi PAVE

Hệ thống bao gồm hai nồi hơi ngưng tụ 5,6 MW để sưởi ấm khuôn viên trên bề mặt sưởi ấm 160 000 m2. Hệ thống đã được định cỡ cho công suất 200000 m2 để dự đoán công việc mở rộng trong tương lai. Mạng lưới phân phối nhiệt được thiết kế cho nhiệt độ dòng chảy và lưu thông của 70 ° C / 50 ° C. Tất cả các thiết bị đầu cuối được điều khiển bởi các van ba chiều, làm cho nhiệt độ trở về biến. Chỉ có một trong số các nồi hơi 2 được trang bị cho thời điểm trong PAVE, nồi hơi thứ hai được trang bị với một ổ ghi tiêu chuẩn với mức phát thải NOx thấp. Điều này sẽ cho phép kiểm tra so sánh theo thời gian.

Các vận đã được thực hiện Tháng Ba 2017, lượng khí thải NOx đang được thử nghiệm 23 mg / Nm3 (sửa 3,5% của O2), thấp hơn giới hạn của 30 mg / Nm3. Hiệu suất tổng thể của nồi hơi là 107% - ở nhiệt độ trở lại 45 ° C và phát thải CO được đo tại 0 mg / Nm3!

Một tương lai tươi sáng cho nồi hơi với máy bơm hơi ...

PAVE là một công nghệ đốt cháy có khả năng đạt được mức phát thải NOx cực thấp và năng suất cao hơn đáng kể (109% trên PCI) và chi phí bảo trì thấp hơn các nồi hơi ngưng tụ thông thường. PAVE có thể được lắp đặt trên một nồi hõi hiện tại mà không làm giảm đáng kể công suất, trong khi việc nâng cấp điển hình của ổ ghi NOx thấp có thể giảm đáng kể. Đối mặt với vấn đề khói bụi nghiêm trọng, Bắc Kinh đang đi đầu trong cuộc chiến chống ô nhiễm không khí và những hành động này phải được các nhà hoạch định chính sách trên thế giới quan sát thấy ...

Chúng tôi đã tham gia vào sự phát triển của bài báo này:

Tiến sĩ Gregory Zdaniuk, Giám đốc Kỹ thuật, Engie China
Joël Moreau, Phó Tổng cục trưởng ICCS
Lu Liu, Phó kỹ sư trưởng tại Buget

Dịch bởi Christophe Martz, kỹ sư và biên tập viên của Econologie.com

Văn bản từ nguồn này bằng tiếng Anh


Read more:
- Các "đốt ướt" giải thích bởi R.Guillet trên các diễn đàn
- Tải bản tóm tắt xuống: Đốt ướt và hoạt động của nó
- Phân tích đốt cháy ướt, phần mềm DHC
- 1923 bằng sáng chế về độ ẩm không khí đốt
- Tổng hợp bởi Rémi Guillet

Nhận xét trên Facebook

2 bình luận về "Ô nhiễm: đốt ướt ở Bắc Kinh để chống lại SMOG, NOx và CO"

  1. Để biết thông tin, một chiếc XECUM MW PAVE do CIEC xây dựng đang được lắp đặt tại Đại học Leuven ở Bỉ.
    Nó sẽ được đưa vào sử dụng vào tháng 3 2018.

  2. Có một số giải pháp cho SMOG, NOx, CO2 và CO dựa trên công nghệ Cycle Maisotsenko. M-Cycle có thể làm ẩm không khí đến 30-50%. Ngoài ra, M-Cycle hồi phục nhiệt độ thấp ở 50 C với hiệu suất 98% (báo cáo của GTI, Chicago). Maisotenko Exergy Tower thu thập CO2 từ không khí và điện và nước uống. Tất cả thông tin đều mở và có sẵn thông qua tìm kiếm của Google

Để lại một bình luận

địa chỉ email của bạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *