汚染:SMOG、NOx、COに対抗する北京の湿潤燃焼


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北京の問題:公衆衛生上のボイラーからのNOx(窒素酸化物)の排出を削減すること。 北京でスモッグと戦うために、ボイラーからのNOx排出量の厳しい制限が導入されました。 Gregory Zdaniuk博士、Joel Moreau博士、Lu Liu博士は、 湿式燃焼、特にEconologie.comで長い間トピックが呼び出されました。 レミGuillet 彼のアイデアを発表し、定期的に働いています。

北京は公害に苦しんでおり、解決を求めている

中国の非常に急速な産業成長は、大気汚染のかなりのレベルにつながりました。もちろん、 大都市における中国人の健康 特に何年も! 原因は、道路交通、石炭産業、建物の暖房です。 北京市は大気質を改善したいと考えており、大気汚染との戦いの最前線にいます。 これは、新しい石炭施設の禁止、交通の制限、特に燃焼の改善とNOxの削減のための新技術の適用を含む、これに対処するための大きな努力をしています。 インクルード 湿式燃焼 将来のこれらの技術の一つです!

"スモッグとの戦争":北京市は、大気汚染と戦うための一連の研究措置を導入しました。

新規設備のための石炭の禁止
既存の石炭施設の進歩的かつ強制的な改修
新車の登録と日々の交通の制限
電気モビリティの推進
天然ガス(メタン)とLPG(プロパン - ブタン)輸送によるタクシーの推進
カーシェアリングとサイクリングの開発
新規および既存のガスボイラーにおけるNOxの厳しい制限

1er April 2017以来、施設は新旧のガスボイラーのNOx制限を満たす必要があります。 欧州連合(EU)のより高い(!!)基準。 自治体はまた、ガスボイラーからのNOx排出量を削減するインセンティブを導入している。 したがって、1 500ボイラーは2016に変更されました。

ボイラー内のNOxの減少は、 炎ゾーンに水または蒸気を注入する ; これは、特に15の間にヨーロッパで開発されたシステムを使用して、北京を開発し、使用しているものです。 レミGuillet。 後処理方法としては、例えば、 選択的触媒還元SCR または選択的非触媒還元 - 訓練後のNOx排出を処理する。 燃焼制御技術は、NOxの生成を防止する。

後処理方法はより高価である傾向があり、10 MW未満のボイラーでは一般的に使用されません。

北京のボイラーの厳しいNOx制限

ボイラー用大気汚染物質排出基準(DB11 / 139-2015)に従って、新しい施設と石炭とガス 30mg / Nm3のNOx限界 既存のインストールには80mg / Nm3の制限があります。 ここでヨーロッパと比較して、欧州指令で設定されている等価NOx限界は 100 mg NOx / Nm3...それは3倍以上の中国です!

厳しい法的規制に加えて、北京は既存のガスボイラーのNOxを削減する経済的インセンティブプログラムを導入している。 リノベーションプロジェクトは、彼らが救うNOxの量に応じて報酬を受けます。 1 500ガスボイラーは2016に変更されました。 2017では、北京は7 GW相当の累積ガスボイラー火力を変更しました。 2原子炉の熱力!

NOxの形成は、火炎の温度によってほぼ指数関数的に変化する。 NOxを制御する主な方法は、火炎の温度を下げることである。 これはいくつかの方法で行うことができます:

エンジニアにとっての課題は、火炎の温度を下げ、火炎の安定性とボイラー効率を維持することです。 特にEGRに関しては、セキュリティは非常に重要です。 一酸化炭素(CO)の爆発の危険性 潜在的な排気ガス中に!

湿式燃焼システム 水蒸気ポンプ(PAVE)

化学量論の変形例における水または蒸気結果の注射(酸化剤と酸化との間の定量的関係) - 及び断熱火炎の温度従って - 空気 - 燃料混合物。 水の添加はまた、燃焼によって発生するカロリーを「散乱させる」。 両方の現象は、燃焼温度の低下を引き起こす - 論理的に青色のガス炎の色は実質的にオレンジイエローになる。 火炎温度が十分に低減されている場合は、NOxがほとんど上に形成され、ボイラーの熱性能が保持されます。

湿ったガスの炎
湿式燃焼(メタン)
乾燥した燃焼ガスの炎
乾式燃焼(メタン)

図1:ウェット燃焼モード(上)および乾式燃焼モード(下)で動作する同じバーナー。

水蒸気ポンプシステム(WVP、または ウォータースチームポンプ、PAVE)は、 Dr.RémiGuillet博士のウェットバーニング パリに拠点を持ち、1979以来ENGIEグループの一員となっているCIEC社の2004で開発され、特許を取得しています。 それは、 顕熱と潜在燃焼ガスの回収による燃焼空気の予熱と水分飽和。 これを行うには、図2に示すように、2つの噴霧器を新気の入口に、もう1つを凝縮器と煙突の間に配置します。 すべてのコンポーネントはステンレススチールで、バーナーは水分で飽和した燃焼空気を処理するように作られています。 水噴射バーナの形状は、典型的な低NOxバーナ(単一の二重壁)の形状とは無関係であり、

アンチNOx湿式燃焼ボイラのダイアグラム
アンチNOx湿式燃焼ボイラのダイアグラム

凝縮器内の着信燃焼ガスの露点であるように、当然のことながら、増加した(〜58°C正規燃焼の場合〜68°C湿潤燃焼の場合) より多くの潜熱が凝縮器で回収される。 これは、同一の始動および復水温度で動作する通常の凝縮ボイラと比較して、 さらに、排気噴霧塔で発生する付加的な熱回収は、通常のボイラよりもずっと低い温度で煙道ガスを冷却する。 その結果、システム PAVEは通常の凝縮ボイラよりはるかに効率的です.

図3は、PAVE燃焼システムと通常の凝縮ボイラーの効率を凝縮戻り温度の関数として比較します。 凝縮の開始がより高い戻り温度にシフトし、PAVEシステムは、建物の戻り温度(高温での従来のラジエータ)を減少させることが容易ではない改造用途にとって理想的な候補になることを示している。温度)

PAVEシステムは、非常に低い火炎温度を特徴とするので、非常に低いNOx生成を達成することができる。 燃焼空気が30°Cに予熱され、最適温度に設定されている限り、3mg / Nm60の限界に簡単に到達できます。 一方で、 低NOxおよび非常に低いNOx「乾燥」バーナーは、EGRの割合が高く、潜在的に特大の燃焼室を使用することによってのみ同等のNOx排出量を達成することができる。

従来の燃焼システム(大気を使用)では、ある温度以下に火炎温度を下げるとCOの生成につながる可能性がありますが、これは燃焼するPAVEボイラーの場合ではありませんしたがって、先験的なものがその完全な燃焼に容易にアクセスする燃料である。

さらに、PAVEサイクルの性能は、過度の水のリサイクルによって燃焼温度をそれほど低くすることや、同じ手段による酸化剤中のO2の割合を低下させることさえない。 CO形成のリスクは、PAVEサイクルによって先験的に排除される。

煙突出口での(煙道ガス中のより低い湿度による)NOx生成の減少および水柱の危険性の減少は、以下の肯定的な結果をもたらす:スモッグのリスクの低減(天然ガスの燃焼の場合である最高水準のサイクルの熱性能と同時に水とNOxの組み合わせプルームの結果)



CIECによる中国初の水蒸気ポンププロジェクト

最後の15年の間、同社は ICCSがPAVEシステムを導入 ヨーロッパを中心としたいくつかの国では、フランスを中心に、ドイツやイタリアでも販売されています。 ヨーロッパではNOx制限があまり厳しくないため、システムは次のように設置されています。 省エネルギー対策.

 

比較の抗NOx湿式および乾式燃焼
図3:戻り温度に応じたPAVEボイラ(WVP)と通常の凝縮ボイラのPCIの効率

2016では、北京合同ガスエンジニアリングアンドテクノロジーが北京の大学からボイラーを更新する契約を結んだ。 それは、石炭ボイラーを交換し、新しいガスシステムを設置することを伴った。 PAVEシステムを初めて中国に設置することに決めました。

PAVEボイラーの煙突側に塔を噴霧する

このシステムには、5,6 160 m000加熱面についてキャンパスを加熱する2 MW凝縮ガスボイラーがそれぞれ2つあります。 システムは、今後の拡張作業を見越して、200000 m2容量のためのサイズになっています。 熱分布ネットワークは、70°C / 50°Cの流量および戻り温度用に設計されています。 すべてのターミナルユニットは三方弁によって制御され、戻り温度を可変にします。 PAXには2ボイラーのうちの1つだけが装備されています。第2のボイラーには、NOx排出量の少ない標準バーナーが装備されています。 これにより、時間の経過とともに比較テストが可能になります。

試運転は、NOx排出量が2017はよく23のMG / Nm3限界未満/ Nm3,5(O2の補正30%)をmgで試験されている、月3てなされました。 ボイラの全体的な効率は107%であった - リターン温度45 CおよびCO°0 MG / Nm3を測定しました!

蒸気ポンプ付きボイラーの明るい未来

PAVEは、従来の凝縮ボイラーよりも大幅に高い収率(PCIで109%)を達成し、メンテナンスコストを削減できる燃焼技術です。 PAVEは容量を大幅に失うことなく既存のボイラーに設置することができますが、低NOxバーナーの一般的な改修では大幅に削減できます。 深刻なスモッグ問題に直面し、北京は大気汚染との戦いの最前線に立っており、これらの行動は世界中の政策立案者によって観察されるべきである...

私たちはこの記事の開発に参加しました:

Gregory Zdaniuk、Engie Chinaエンジニアリングシニアディレクター
ジョエル・モロー(ICCS副局長)
ブーゲの副司令官、Lu Liu

翻訳者 クリストフ・マーツ、Econologie.comのエンジニアおよび編集マネージャー

このソースのテキストを英語で


詳細:
R.Guilletフォーラムによって説明「湿式燃焼」
- 要約をダウンロードする: 燃焼とウェット性能
湿式燃焼、DHCソフトウェアの分析
燃焼空気の加湿に関する1923の特許
レミ・ギレットによる合成

Facebookのコメント

2は「公害:SMOG、NOx、COと戦うための北京の湿潤燃焼」に関するコメント

  1. 詳細については、ベルギーのルーベン大学にCIECによって構築されたXECUM MW PAVEがインストールされています。
    それは3月に2018に入れられる。

  2. Maisotsenko Cycle技術に基づくSMOG、NOx、CO2、COのソリューションがいくつかあります。 Mサイクルは空気を30-50%まで保湿することができます。 さらに、M-Cycleは、50%の効率で98 Cで低温の熱を回収します(GTI、Chicagoによるレポート)。 Maisotsenko Exergy Towerは、空気と電気、飲料水からCO2を捕獲します。 すべての情報は公開されており、Google検索で利用可能です

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