التلوث: الاحتراق الرطب في بكين لمكافحة سموغ وأكاسيد النيتروجين و كو

مشكلة بكين: تقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين من المراجل للصحة العامة. تم إدخال قيود صارمة على انبعاثات أكاسيد النيتروجين من الغلايات لمعالجة الضباب الدخاني في بكين. يناقش الدكتور جريجوري زدانيوك وجويل مورو ولو ليو استخدام الاحتراق الرطب، موضوع أثار لفترة طويلة على Econologie.com على وجه الخصوص عن طريق أعمال ريمي جيليت الذي ينشر أفكاره ويعمل بانتظام.

وتعاني بكين من التلوث وتسعى الى حلول

أدى النمو الصناعي السريع للغاية في الصين إلى مستويات كبيرة من تلوث الهواء ، والذي كان له تأثير واضح على صحة الصينيين، في المدن الكبيرة بشكل أكثر تحديدًا ولسنوات عديدة! الأسباب هي حركة المرور على الطرق وصناعات الفحم وتدفئة المباني. تريد بلدية بكين تحسين جودة الهواء وهي في طليعة مكافحة تلوث الهواء. وهي تبذل جهودًا كبيرة لمعالجة هذا الأمر ، لا سيما عن طريق حظر المنشآت الجديدة التي تعمل بالفحم ، والحد من حركة المرور وتطبيق تقنيات جديدة لتحسين الاحتراق وتقليل أكاسيد النيتروجين على وجه الخصوص. ال الاحتراق الرطب هي واحدة من تلك التقنيات في المستقبل!

"الحرب على الضباب الدخاني": أدخلت بلدية بكين سلسلة من الإجراءات البحثية لمكافحة تلوث الهواء:

حظر الفحم للمنشآت الجديدة
التجديد التدريجي والإلزامي لمرافق الفحم القائمة
قيود على تسجيل السيارات الجديدة وحركة المرور اليومية
تعزيز التنقل الكهربائي
تعزيز سيارات الأجرة المزودة بالغاز الطبيعي (الميثان) والنقل بواسطة غاز البترول المسال (البروبان - البيوتان)
تطوير مشاركة السيارات وركوب الدراجات
حدود صارمة لأكاسيد النيتروجين في مراجل الغاز الجديدة والقائمة

منذ شنومكسير أبريل شنومكس، يجب أن تلبي مرافق حدود أكاسيد النيتروجين لغلايات الغاز الجديدة والقائمة، والتي هي حتى أعلى (!!) لمعايير الاتحاد الأوروبي. كما وضعت البلدية حوافز لخفض انبعاثات أكاسيد النيتروجين من مراجل الغاز؛ لذلك، تم تغيير المراجل شنومكس شنومكس إلى شنومكس.

إن خفض أكاسيد النيتروجين في المراجل ممكن حقن الماء أو البخار في منطقة اللهب ; هذا ما تستخدمه بكين وتريد تطويره ، باستخدام نظام تم تطويره في أوروبا على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية ، لا سيما فيما يتعلق بعمل ريمي جيليت. أساليب ما بعد المعالجة على سبيل المثال، و انتقائية سر تخفيض الحفاز أو الاختزال الانتقائي غير التحفيزي - يعالج انبعاثات أكاسيد النيتروجين بعد التكوين. تمنع تقنيات التحكم في الاحتراق تكوين أكاسيد النيتروجين.

تميل طرق المعالجة اللاحقة إلى أن تكون أكثر تكلفة ولا تُستخدم عمومًا في الغلايات التي يقل إنتاجها عن 10 ميجاوات.

حدود أكاسيد النيتروجين الصارمة في بكين للمراجل

وفقا لمعيار الملوثات الجوية القياسية للمراجل (دبسنومكس / شنومكس-شنومكس)، ومرافق جديدة والفحم إلى الغاز أكاسيد النيتروجين الحد من شنومكسمغ / نمكسنومك ، في حين أن المنشآت الموجودة لديها حد من شنومكسمغ / نمكسنومك. وبالمقارنة هنا في أوروبا، فإن الحد المكافئ لأكاسيد النيتروجين الذي حدده التوجيه الأوروبي هو شنومكس مغ نوكس / نمكسنومكس... هذا أكثر بثلاث مرات مما هو عليه في الصين!

بالإضافة إلى القيود القانونية الصارمة ، نفذت بكين برنامج حوافز اقتصادية لتقليل أكاسيد النيتروجين لمراجل الغاز الحالية. تتم مكافأة مشاريع التجديد بناءً على كمية أكاسيد النيتروجين التي توفرها. تم تعديل 1 غلاية غازية في عام 500. في عام 2016 ، عدلت بكين ما يعادل 2017 جيجاواط من الطاقة الحرارية لمرجل الغاز التراكمي ، أو ما يقرب من الطاقة الحرارية من المفاعلات النووية شنومك!

ويختلف تكوين أكاسيد النتروجين بشكل متساو تقريبا مع درجة حرارة اللهب. الطريقة الرئيسية للسيطرة على أكاسيد النيتروجين هي تقليل درجة حرارة اللهب. ويمكن القيام بذلك بعدة طرق:

اقرأ أيضا:  إعادة تدوير النفايات الفحم في البرازيل

لذلك فإن التحدي الذي يواجه المهندسين هو خفض درجة حرارة اللهب ، مع الحفاظ على ثبات اللهب وكفاءة المرجل. تعتبر السلامة أيضًا أمرًا بالغ الأهمية ، خاصة عندما يتعلق الأمر بـ EGR ، نظرًا ل خطر انفجار أول أكسيد الكربون المحتملة في غازات العادم!

نظام الاحتراق الرطب من قبل مضخة بخار الماء (PAVE)

يؤدي حقن الماء أو البخار إلى تعديل القياس المتكافئ (العلاقة الكمية بين المؤكسد والمؤكسد) - وبالتالي درجة حرارة اللهب الثابت - لخليط الوقود والهواء. إضافة الماء أيضا "تشتت" السعرات الحرارية الناتجة عن الاحتراق. تسبب كلتا الظاهرتين انخفاضًا في درجة حرارة الاحتراق - يتحول لون لهب الغاز ، باللون الأزرق منطقيًا ، إلى اللون الأصفر البرتقالي بشكل ملحوظ. إذا تم تخفيض درجة حرارة اللهب بشكل كافٍ ، فلن يتم تكوين أكاسيد النيتروجين ، وسيتم الحفاظ على الأداء الحراري للغلاية.

لهب الغاز حرق الرطب
الاحتراق الرطب (الميثان)
لهب غاز الاحتراق الجاف
الاحتراق الجاف (الميثان)

الشكل شنومكس: نفس الموقد تعمل في وضع الاحتراق الرطب (أعلى) ووضع الاحتراق الجاف (أسفل)

نظام مضخة بخار الماء (WVP ، أو مضخة بخار الماء ، PAVE) هي طريقة حرق الرطب من Ph.D ريمي جيليت وضعت وبراءة اختراع في شنومكس، من شركة سييك مقرها في باريس والتي هي جزء من مجموعة إنجي منذ شنومكس. وهو يتألف من أ التسخين المسبق والرطوبة تشبع هواء الاحتراق باستعادة الحرارة المعقولة والكامنة لغازات الاحتراق. للقيام بذلك ، يتم وضع رشاشين في تدفق الهواء: أحدهما في مدخل الهواء النقي والآخر بين المكثف والمدخنة ، كما هو موضح في الشكل 2. جميع المكونات مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ و الموقد مصمم للتعامل مع هواء الاحتراق المشبع بالرطوبة. هندسة موقد حقن الماء لا علاقة لها بموقد منخفض أكاسيد النيتروجين نموذجي (جدار مزدوج واحد)

اقرأ أيضا:  سياسة المياه: رأي الفرنسيين
مخطط لمراجل الاحتراق الرطب المضادة للأكسيد النيتروجين
رسم تخطيطي لمرجل الاحتراق الرطب المضاد لأكاسيد النيتروجين

نظرًا لأن نقطة الندى لغازات الاحتراق التي تدخل المكثف تزداد بالطبع (من 58 درجة مئوية تقريبًا في حالة الاحتراق المنتظم إلى 68 درجة مئوية تقريبًا في حالة الاحتراق الرطب) ، يتم استرداد الحرارة الكامنة أكثر بكثير في المكثف. تتم مقارنة ذلك بغلاية التكثيف العادية التي تعمل بنفس درجات حرارة التدفق والمياه الراجعة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الاسترداد الإضافي للحرارة الذي يحدث في برج رذاذ العادم يبرد غازات المداخن إلى درجات حرارة أقل بكثير مقارنة بالغلاية العادية. نتيجة لذلك ، النظام يعتبر PAVE أكثر كفاءة من غلاية التكثيف العادية.

يقارن الشكل 3 كفاءة نظام الاحتراق PAVE وغلاية التكثيف المنتظمة كدالة لدرجة حرارة عودة التكثيف. يُظهر أن بداية التكثيف قد تحولت إلى درجة حرارة عودة أعلى ، مما يجعل نظام PAVE مرشحًا مثاليًا لتطبيقات التعديل التحديثي حيث ليس من السهل تقليل درجة حرارة عودة المبنى (المبرد التقليدي عند ارتفاع درجة الحرارة)

يتميز نظام PAVE بدرجات حرارة منخفضة جدًا للهب ، لذلك فهو قادر على تحقيق إنتاج منخفض جدًا لأكاسيد النيتروجين. يمكن الوصول بسهولة إلى حد 30mg / Nm3 طالما تم تسخين هواء الاحتراق مسبقًا إلى 60 درجة مئوية وتعديله إلى درجة الحرارة المثلى. من ناحية أخرى، لا يمكن للحارق "الجافة" المنخفضة لأكاسيد النيتروجين وأكاسيد النيتروجين أن تحقق مستويات مماثلة من انبعاثات أكاسيد النيتروجين باستخدام نسبة عالية من التمثيل الجغرافي العادل ، وربما غرف الاحتراق الكبيرة.

في نظام الاحتراق التقليدي (مع الهواء الجوي) ، يمكن أن يؤدي تقليل درجة حرارة اللهب إلى ما دون درجة حرارة معينة إلى تكوين ثاني أكسيد الكربون ، ولكن هذا ليس هو الحال بالنسبة لمرجل PAVE الذي يحترق لذلك فإن الغاز الطبيعي هو الوقود الذي يصل بسهولة بداهة إلى احتراقه الكامل.

بالإضافة إلى ذلك ، لا يميل أداء دورة PAVE إلى خفض درجة حرارة الاحتراق بدرجة كبيرة من خلال إعادة تدوير المياه بكثرة أو حتى تقليل معدل O2 في المؤكسد بنفس الوسائل: ويتم التخلص من خطر تكوين أول أكسيد الكربون بشكل مسبق من خلال دورة PAVE.

يؤدي انخفاض إنتاج أكاسيد النيتروجين وتقليل خطر خروج عمود من المياه من المدخنة (عن طريق انخفاض الرطوبة في الأدخنة) إلى عواقب سعيدة: تقليل مخاطر الضباب الدخاني (وهو ما يحدث في حالة احتراق الغاز الطبيعي نتيجة الجمع بين عمود الماء + أكاسيد النيتروجين) في نفس وقت الأداء الحراري للدورة والذي يكون بحد أقصى ...

اقرأ أيضا:  أولويات Lepeltier في 2005

أول مشروع لمضخة بخار الماء في الصين من قبل CIEC

خلال السنوات شنومكس الماضية، والشركة وقد قام المركز الدولي للبحوث المناخية بنشر نظام بيف في العديد من الدول الأوروبية، وخاصة في فرنسا، ولكن أيضا في ألمانيا وإيطاليا. حدود أكاسيد النيتروجين يجري أقل صرامة في أوروبا، يتم تثبيت النظام كما مقياس توفير الطاقة.

 

الاحتراق الرطب والجاف المقارن لمكافحة أكاسيد النيتروجين
الشكل 3: الكفاءة تحت PCI لغلاية PAVE (WVP) وغلاية تكثيف عادية كدالة لدرجة حرارة العودة

في عام 2016 ، حصلت شركة Beijing United Gas Engineering and Technology على عقد من جامعة بكين لتجديد غرفة المرجل. تضمنت تغيير غرفة المرجل التي تعمل بالفحم وتركيب نظام غاز جديد. تقرر إنشاء نظام PAVE في الصين لأول مرة.

برج الرش على جانب المدخنة لغلاية PAVE

يشتمل النظام على غلايتين تعمل بالغاز المتكثف بقدرة 5,6 ميجاوات لكل منهما لتسخين الحرم الجامعي على مساحة تزيد عن 160 ألف متر مربع من سطح التدفئة. تم تصميم النظام بسعة 000 متر مربع تحسباً لأعمال التوسع المستقبلية. تم تصميم شبكة توزيع الحرارة لتدفق ودرجة حرارة عودة تبلغ 2 درجة مئوية / 200000 درجة مئوية. يتم التحكم في جميع الوحدات الطرفية بواسطة صمامات ثلاثية الاتجاهات ، مما يجعل درجة حرارة العودة متغيرة. تم تجهيز غلاية واحدة فقط من الغلايتين بـ PAVE ، بينما تم تجهيز الغلاية الثانية بموقد قياسي منخفض أكاسيد النيتروجين. سيسمح هذا بإجراء اختبارات مقارنة بمرور الوقت.

تم بدء التشغيل في مارس 2017 ، مع اختبار انبعاثات أكاسيد النيتروجين عند 23 ملجم / متر مكعب عادي (تم التصحيح إلى 3٪ O3,5) ، أقل بكثير من الحد البالغ 2 مجم / متر مكعب عادي. كانت الكفاءة الإجمالية للغلاية 30٪ - عند درجة حرارة عودة 3 درجة مئوية وتم قياس انبعاثات ثاني أكسيد الكربون عند 107 مجم / متر مكعب عادي!

مستقبل مشرق للغلايات البخارية ...

PAVE هي تقنية احتراق قادرة على تحقيق انبعاثات أكاسيد النيتروجين منخفضة للغاية وكفاءات عالية إلى حد كبير (109 ٪ على PCI) وتكاليف صيانة أقل من غلايات التكثيف التقليدية. يمكن تثبيت PAVE على غلاية موجودة دون فقد كبير في السعة ، في حين أن التعديلات النموذجية لموقد أكاسيد النيتروجين المنخفضة يمكن أن تقللها بشكل كبير. في مواجهة مشكلة الضباب الدخاني الخطيرة ، تكون بكين في طليعة الكفاح ضد تلوث الهواء ويجب أن يلاحظ صانعو السياسات في جميع أنحاء العالم هذه الإجراءات ...

شاركنا في تطوير هذا المقال:

الدكتور جريجوري زدانيوك ، مدير أول للهندسة ، إنجي الصين
جويل موريو، نائب المدير العام للمجلس
لو ليو، نائب كبير المهندسين في بوجيت

الترجمة بواسطة كريستوف مرتز]، مهندس ومدير التحرير من Econologie.com

نص من هذا المصدر باللغة الإنجليزية

اقرأ المزيد:
- شرح "الاحتراق الرطب" بواسطة R.Guillet في forums
- تنزيل الملخص: احتراق وأداء الرطب
- تحليل احتراق الرطب، البرامج نائبة المفوضة السامية
- 1923 براءة اختراع لترطيب هواء الاحتراق
- توليف ريمي غييه

تعليقان على "التلوث: الاحتراق الرطب في بكين لمحاربة SMOG و NOx و CO"

  1. للحصول على معلومات ، يتم تركيب 10 ميجاوات PAVE من قبل CIEC في جامعة لوفان في بلجيكا.
    سيتم وضعها في الخدمة في مارس شنومكس.

  2. هناك بعض الحلول لـ SMOG و NOX و CO2 و CO على أساس تقنية دورة Maisotsenko. M-Cycle قادرة على ترطيب الهواء حتى 30-50٪. بالإضافة إلى ذلك ، تستعيد دورة M-Heat دورة الحرارة المنخفضة في 50 C مع كفاءة 98٪ (تقرير من GTI ، شيكاغو). يحيط برج Exisotsenko Exergy برج CO2 من الهواء والكهرباء ومياه الشرب. جميع المعلومات مفتوحة ومتاحة عبر بحث Google

قم بكتابة تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها ب *