Károsanyag-keletkezés Kovács Viktória Barbara BMEGEENAG51 és BMEGEENAG71

Tüzelés során keletkező szennyező Anyagok CO2 :üvegházhatás CO : mérgező (fulladás már ~700ppm-től) THC (VOC, PAH) sokféle káros tulajdonság vegyületfüggő: pl:metán: üvegházhatás, de az aromások rákkeltők NOx (NO, NO2, N2O): SOx (SO2, SO3): (Dioxin, furán vegyületek: teratogén, mutagén) savas ülepedés

Adiabatikus lánghőmérséklet adiab. p=áll. Hs(T) Tdisz. TReactants Thp source: Á. Bereczky

Adiabatikus lánghőmérséklet a légfelesleg függvényében Égésmodell hibája! Tad A disszociációs reakciók hőigénye Reakció Energiaváltozás [kJ/mol] N22N 933,43 O22O 492,14 H22H 430,50 2CO22CO+O2 558,49 2H2O2H2+O2 477,12 2H2OH2+2OH 442,33 Tad,elm Tad,val. λ 0,95-0,98

Lángvizsgáló mérőrendszer (EGR Tsz) levegőellátás Ionáram mérő Spektrofotométer PC égő Schlieren berendezés Kísérleti gáz homogenizáló

Színes lángfotók léghiány sztöchiometrikus légfelesleg biogáz földgáz producer gás szintézis gáz anaerob pirolízis gáz

SCHlieren lángfotók léghiány sztöchiometrikus légfelesleg producer gáz biogáz földgáz szintézis gáz anaerob pirolízis gáz

Előkevert láng spektruma Metán láng, forrás: T. Turanyi

Mért ionáramok h [mm] Ion áram [nA] λ=1 10 20 30 40 50 60 70 80 500 10 20 30 40 50 60 70 80 500 1000 1500 2000 Ion áram [nA] λ=1 h [mm] földgáz producer gáz biogáz anaerob pirolízis gáz szintézis gáz OH– koncentráció metán lángban (lézer gerjesztett- PMT-vel mért)

CH4 égése C1 C2 szegény és sztöchimetrikus tüzelőanyagban gazdag forrás: T. Turanyi Képződés sebessége csökken Képződés sebessége csökken szegény és sztöchimetrikus CH4-levegő láng tüzelőanyagban gazdag CH4-levegő láng

Tüzelőanyagok kéntartalmának összetétele és égése kénoxidok a füstgázban szerves kén kén szulfát szervetlen kén hamuban kötött kén pirit

SO3 keletkezés részaránya

SOx emisszió csökkentési módszerek tüzelőanyag helyettesítéssel, kiváltással alacsony kéntartalmú szén használatával magas kéntartalmú tüzelőanyagok tisztításával kéndioxid természetes leválasztódásával, ill. annak elősegítésével (tüzelési technológiák) magas hamutartalom és magas bázicitási szám esetén szorbens adagolással (fluidágyas tüzelés) tüzelés utáni leválasztás a füstgázból Nedves eljárás (folyékony oldószerben /víz/ abszorpció + mészkő v. mésztej) Félszáraz eljárás (gyakori: mészkő: Tmagas + víz: Talacsony) Száraz eljárás (ritka: aktív szén felületi megkötés, majd regenerálás)

NOx keletkezés mindkét kiinduló komponens az égési levegőben is megtalálható, többféle keletkezési mechanizmusa van, minden égésben keletkezik, keletkező mennyiség tüzeléstechnikai jellemzőkkel nagymértékben változtatható, többféle NOx létezik (N2O, NO, NO2 …)

NO képződés I. Termikus (Zeldovich) N2 + O2  2 NO Első lépés: O2 disszociáció feltérelek: magas hőmérséklet elegendő O2 idő © Gács Iván (BME)

Az O2 és N2 disszociációja T függvényében © Gács Iván (BME)

NO képződés II. Termikus (Zeldovich) Tüzelőanyag CnHm-N CO2 H2O CnHm-N + O2  H2O+CO2+N Tüzelőanyag CO2 H2O © Gács Iván (BME)

Tüzelőanyag nitrogénjének konverziója © Gács Iván (BME)

NO képződés III. (Fenimore) Termikus (Zeldovich) CnHm CnHm+ O2  H2O+CO2 Égés CnHm Prompt (Fenimore) CnHm  R1+R2 R+ O2  H2O+CO2 R R+N2  R-N+N CnHm-N CnHm-N + O2  H2O+CO2+N Tüzelőanyag CO2 H2O © Gács Iván (BME)

Prompt NO keletkezése a tüzelés során Láng elején: lokális léghiány (még nem jó a keveredés) gyors felmelegedés (nem minden lángban) szénhidrogén molekula szétesik (krakkolódik) szénhidrogén gyök csak nitrogént talál átmeneti molekula jön létre, pl.: az átmeneti molekula általában ennél jóval bonyolultabb jellemzően: ha a felmelegedés gyorsabb, mint a keveredés jobb elkeveredéskor: a molekula elég © Gács Iván (BME)

NO képződés IV.

Károsanyag keletkezés nyomaték Fajlagos fogyasztás Min. fajlagos fogyasztás Max. nyomaték l Catalitic converter.avi: https://www.youtube.com/watch?v=W6dIsC_eGBI&list=UUycARi6zsqrcC0M90gdve5A

Primer NOx csökkentési lehetőségek Égési hőmérséklet csökkentése adiabatikus égési hőmérséklet csökkentése levegőhőmérséklet csökkentés λ=1-től távoli légfelesleg tényező inert anyag bekeverés tényleges égési hőmérséklet csökkentése intenzívebb hűtés (fajlagos tűztér terh.csökk., FBC) égés elnyújtása (többfokozatú tüz., lassú bekeverés) vízbefecskendezés O2 koncentráció csökkentés felmelegedési sebesség (dT/d) csökkentése © Gács Iván (BME)

Szekunder NOx csökkentési lehetőségek Száraz eljárások SCR: szelektív katalitikus redukció (+NH3) NSCR: nem-szelektív katalitikus redukció (+CH4) SNCR: szelektív nem-katalitikus redukció (+NH3) Nedves eljárás: kombinált SOx/ NOx leválasztás © Gács Iván (BME)

Kérdések Definiálja a légfelesleg tényezőt! Definiálja az adiabatikus lánghőmérsékletet, hogyan függ a légfelesleg tényezőtől? Tüzeléskor milyen alapvető káros anyagok keletkeznek, melyik miért veszélyes? Hogyan keletkezik a NO, hogyan csökkenthető mennyisége? Hogyan keletkeznek az tökéletlen égés termékei (CO, CxHy) hogyan csökkenthető a mennyiségük? Hogyan függ a káros anyagok füstgázban mérhető koncentrációja a légfeleslegtől?

Kovács Viktória Barbara Köszönöm a figyelmet! Kovács Viktória Barbara kovacs@energia.bme.hu D207B 06 1 463 2592