Polusi: pembakaran basah di Beijing untuk melawan SMOG, NOx dan CO


Bagikan artikel ini dengan teman Anda:

Masalah Beijing: mengurangi emisi NOx (oksida nitrogen) dari boiler untuk kesehatan masyarakat. Batas yang ketat pada emisi NOx dari boiler diperkenalkan untuk mengatasi asap di Beijing. Dr. Gregory Zdaniuk, Joel Moreau dan Lu Liu melihat kegunaannya pembakaran basah, topik yang ditimbulkan untuk waktu yang lama di Econologie.com khususnya melalui karya - karya Rémi Guillet yang menerbitkan gagasan dan kerjanya secara teratur.

Beijing menderita polusi dan mencari solusi

Pertumbuhan industri China yang sangat cepat telah menyebabkan tingkat polusi udara yang signifikan, yang tentu saja berdampak pada kesehatan orang Cina, di kota-kota besar terutama dan selama bertahun-tahun! Penyebabnya adalah lalu lintas jalan, industri batubara dan pemanasan gedung. Kotamadya Beijing ingin meningkatkan kualitas udara dan berada di garis depan dalam perang melawan polusi udara. Hal ini membuat upaya besar untuk mengatasi hal ini, termasuk melarang instalasi batubara baru, membatasi lalu lintas dan menerapkan teknologi baru untuk meningkatkan pembakaran dan mengurangi NOx pada khususnya. itu pembakaran basah adalah salah satu teknik masa depan ini!

"War on Smog": Kotamadya Beijing telah memperkenalkan serangkaian langkah-langkah penelitian untuk melawan polusi udara:

Larangan batubara untuk pemasangan baru
Progresif dan wajib renovasi fasilitas batubara yang ada
Pembatasan pendaftaran mobil baru dan lalu lintas harian
Promosi mobilitas listrik
Promosi taksi yang didukung oleh gas alam (metana) dan transportasi oleh LPG (propana-butana)
Pengembangan carsharing dan bersepeda
Batas yang ketat untuk NOx pada boiler gas baru dan yang ada

Karena 1 2017er April, fasilitas harus memenuhi batas NOx untuk boiler gas baru dan yang ada, yang bahkan standar yang lebih tinggi (!!) dari Uni Eropa. Pemerintah kota juga menerapkan insentif pengurangan emisi NOx dari boiler gas; Oleh karena itu, boiler 1 500 telah diubah menjadi 2016.

Pengurangan NOx dalam boiler dimungkinkan dilakukan menyuntikkan air atau uap ke dalam zona api ; Inilah yang menggunakan dan ingin mengembangkan Beijing, menggunakan sistem yang dikembangkan di Eropa selama 15 tahun lalu terutama pada pekerjaan Rémi Guillet. Metode pasca pengobatan misalnya, reduksi katalitik selektif SCR atau pengurangan non-katalitik selektif - obati emisi NOx setelah pelatihan. Teknik pengendalian pembakaran mencegah terbentuknya NOx.

Metode post-treatment cenderung lebih mahal dan umumnya tidak digunakan pada boiler dibawah 10 MW.

Batas NOx Beijing yang ketat untuk boiler

Sesuai dengan Standar Siaran Polutan Udara untuk Boiler (DB11 / 139-2015), fasilitas baru dan batubara-ke-gas Batas NOx dari 30mg / Nm3 , sementara instalasi yang ada memiliki batas 80mg / Nm3. Sebagai perbandingan di sini di Eropa, batas NOx setara yang ditetapkan oleh European Directive adalah 100 mg NOx / Nm3... 3 kali lebih banyak daripada di China!

Selain batasan hukum yang ketat, Beijing telah menempatkan program insentif ekonomi untuk mengurangi NOx untuk boiler gas yang ada. Proyek-proyek renovasi dihargai sesuai dengan jumlah NOx yang mereka hemat. 1 500 gas boilers telah dimodifikasi ke 2016. Di 2017, Beijing telah memodifikasi setara 7 GW daya panas boiler gas kumulatif, atau sekitar kekuatan termal reaktor nuklir 2!

Pembentukan NOx bervariasi hampir secara eksponensial dengan suhu nyala api. Metode utama mengendalikan NOx adalah mengurangi suhu nyala api. Hal ini bisa dilakukan dengan beberapa cara:

Tantangan bagi para insinyur adalah menurunkan suhu api sambil mempertahankan stabilitas api dan efisiensi boiler. Keamanan juga penting, terutama ketika menyangkut EGR, karena risiko ledakan karbon monoksida (CO) potensi hadir di knalpot!

Sistem pembakaran basah oleh pompa uap air (PAVE)

Injeksi air atau uap menyebabkan modifikasi stoikiometri (hubungan kuantitatif antara oksidan dan teroksidasi) - dan karenanya suhu nyala adiabatik - dari campuran udara-bahan bakar. Penambahan air juga "menyebarkan" kalori yang dihasilkan oleh pembakaran. Kedua fenomena tersebut menyebabkan penurunan suhu pembakaran - warna api gas biru secara logis menjadi sangat oranye-kuning. Jika suhu nyala cukup berkurang, NOx akan hampir tidak lagi terbentuk dan kinerja termal dari boiler akan dipertahankan.

Nyala pembakaran gas basah
Pembakaran basah (metana)
Flame gas pembakaran kering
Pembakaran kering (metana)

Gambar 1: Pembakar yang sama beroperasi pada mode pembakaran basah (atas) dan mode pembakaran kering (bawah)

Sistem pompa uap air (WVP, atau Pompa Uap Air, PAVE) adalah metode Pembakaran basah Ph.D Rémi Guillet dikembangkan dan dipatenkan di 1979, dari perusahaan CIEC yang berbasis di Paris dan yang telah menjadi bagian dari kelompok ENGIE sejak 2004. Terdiri dari a Preheating dan saturasi kelembaban udara pembakaran dengan pemulihan panas yang masuk akal dan gas pembakaran laten. Untuk melakukan ini, dua penyemprot ditempatkan di aliran udara: satu di saluran masuk udara segar dan yang lainnya antara kondensor dan cerobong asap, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Semua komponen adalah stainless steel dan burner dibuat untuk menangani udara bakar yang jenuh dengan kelembaban. Geometri pembakar injeksi air tidak ada hubungannya dengan burner NOx khas rendah (dinding ganda tunggal)

Diagram boiler pembakaran basah anti-NOx
Diagram boiler pembakaran basah anti-NOx

Sebagai titik embun gas pembakaran yang masuk kondensor, tentu saja, meningkat (dari ~ 58 ° C dalam kasus pembakaran biasa pada ~ 68 ° C dalam kasus pembakaran basah), Panas laten jauh lebih banyak ditemukan di kondensor. Ini dibandingkan dengan boiler kondensasi biasa yang beroperasi pada suhu awal dan suhu air yang sama. Selain itu, pemulihan panas tambahan yang terjadi di menara semprot knalpot mendinginkan gas buang pada suhu yang jauh lebih rendah daripada boiler biasa. Akibatnya, sistemnya PAVE jauh lebih efisien daripada boiler kondensasi biasa.

Gambar 3 membandingkan efisiensi sistem pembakaran PAVE dan boiler kondensasi reguler sebagai fungsi dari suhu kembalinya kondensasi. Ini menunjukkan bahwa onset kondensasi digeser ke suhu kembalinya yang lebih tinggi, membuat sistem PAVE menjadi kandidat ideal untuk aplikasi retrofit yang tidak mudah mengurangi suhu kembalinya (radiator konvensional pada suhu tinggi). suhu)

Sistem PAVE ditandai dengan suhu nyala yang sangat rendah, sehingga mampu menghasilkan produksi NOx yang sangat rendah. Batas 30mg / Nm3 mudah didapat asalkan udara pembakaran dipanaskan terlebih dahulu sampai 60 ° C dan diatur pada suhu optimum. Di sisi lain, NOx rendah dan sangat rendah NOx "kering" pembakar dapat mencapai tingkat yang sebanding emisi NOx hanya dengan menggunakan proporsi tinggi EGR dan, berpotensi, ruang bakar besar.

Dalam sistem pembakaran konvensional (dengan udara atmosfir), mengurangi suhu nyala di bawah suhu tertentu dapat menyebabkan terbentuknya CO tapi ini bukan kasus untuk boiler PAVE yang terbakar. Oleh karena itu, gas alam merupakan bahan bakar yang secara apriori mudah mengakses pembakarannya yang sempurna.

Selain itu, kinerja siklus PAVE tidak cenderung menurunkan suhu pembakaran sehingga rendah dengan terlalu banyak daur ulang air atau bahkan untuk mengurangi tingkat O2 dalam oksidan dengan cara yang sama: dan risiko pembentukan CO secara apriori dieliminasi oleh siklus PAVE.

Penurunan produksi NOx dan pengurangan risiko gumpalan air di cerobong asap (melalui kelembaban yang lebih rendah dalam gas buang) memiliki konsekuensi positif berikut: sedikit risiko asap (yang terjadi dalam kasus pembakaran gas alam). hasil kombinasi plume air + NOx) pada saat yang sama dengan pertunjukan termal dari siklus yang maksimal ...



Proyek pompa uap air pertama China oleh CIEC

Selama tahun 15 terakhir, perusahaan ICCS mengerahkan sistem PAVE di beberapa negara Eropa, terutama di Prancis, tapi juga di Jerman dan Italia. Batas NOx kurang ketat di Eropa, sistemnya terpasang seperti hemat energi.

Komparatif anti-NOx basah dan kering pembakaran
Gambar 3: Efisiensi pada PCI dari boiler PAVE (WVP) dan boiler kondensasi reguler tergantung pada suhu kembalinya.

Di 2016, Beijing United Gas Engineering and Technology telah memperoleh kontrak dari sebuah universitas di Beijing untuk memperbarui boilernya. Ini melibatkan perubahan boiler batubara dan memasang sistem gas baru. Diputuskan untuk mendirikan sistem PAVE di China untuk pertama kalinya.

Penyemprotan menara di sisi cerobong asap dari boiler PAVE

Sistem ini mencakup dua boiler gas kondensor 5,6 MW masing-masing untuk memanaskan kampus pada permukaan 160 000 m2. Sistem ini telah berukuran untuk kapasitas 200000 m2 untuk mengantisipasi pekerjaan perluasan di masa depan. Jaringan distribusi panas dirancang untuk aliran dan suhu balik 70 ° C / 50 ° C. Semua unit terminal dikendalikan oleh katup tiga arah, yang membuat variabel suhu kembali. Hanya satu boiler 2 yang dilengkapi untuk sementara di PAVE, boiler kedua dilengkapi dengan burner standar dengan emisi NOx rendah. Ini akan memungkinkan untuk tes komparatif dari waktu ke waktu.

Commissioning dibuat pada bulan Maret 2017, emisi NOx yang diuji pada 23 mg / Nm3 (dikoreksi ke 3,5% O2), jauh di bawah batas 30 mg / Nm3. Efisiensi keseluruhan boiler adalah 107% - pada suhu kembalian emisi 45 ° C dan CO diukur pada 0 mg / Nm3!

Masa depan yang cerah untuk boiler dengan pompa uap ...

PAVE adalah teknologi pembakaran yang mampu menghasilkan emisi NOx ultra rendah dan hasil yang jauh lebih tinggi (109% on PCI) dan biaya perawatan yang lebih rendah daripada boiler kondensasi konvensional. PAVE dapat dipasang pada boiler yang ada tanpa kehilangan kapasitas yang signifikan, sementara renovasi khas pembakar NOx rendah dapat menguranginya secara signifikan. Dihadapkan dengan masalah asap yang serius, Beijing berada di garis depan perang melawan polusi udara dan tindakan ini harus diawasi oleh para pembuat kebijakan di seluruh dunia ...

Kami berpartisipasi dalam pengembangan artikel ini:

Dr. Gregory Zdaniuk, Direktur Teknik Senior, Engie China
Joël Moreau, Deputi Direktur Jenderal ICCS
Lu Liu, wakil kepala insinyur di Buget

Terjemahan oleh Christophe Martz, insinyur dan editorial Econologie.com

Teks dari sumber ini dalam bahasa Inggris


Lainnya:
- "Pembakaran basah" dijelaskan oleh R.Guillet di forum
- Download ringkasannya: Pembakaran basah dan kinerjanya
- Analisis pembakaran basah, perangkat lunak DHC
- 1923 paten pada humidifikasi udara bakar
- Sintesis oleh Rémi Guillet

Umpan balik

2 mengomentari "Polusi: Pembakaran basah di Beijing untuk melawan SMOG, NOx, dan CO"

  1. Sebagai informasi, sebuah PJA MW XECUM yang dibangun oleh CIEC sedang dipasang di Universitas Leuven di Belgia.
    Ini akan mulai dioperasikan pada bulan Maret 2018.

  2. Ada beberapa solusi untuk SMOG, NOx, CO2 dan CO berdasarkan teknologi Siklus Maisotsenko. M-Cycle mampu melembabkan udara hingga 30-50%. Selain itu, M-Cycle memulihkan panas bersuhu rendah di 50 C dengan efisiensi 98% (laporan oleh GTI, Chicago). Maisotsenko Exergy Tower menangkap CO2 dari udara dan listrik serta air minum. Semua informasi terbuka dan tersedia melalui pencarian Google

Tinggalkan komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Bidang yang harus diisi ditandai *