© Gács Iván (BME) 1/26 Energia és környezet NO x keletkezés és kibocsátás.

Az előadások a következő témára: "© Gács Iván (BME) 1/26 Energia és környezet NO x keletkezés és kibocsátás."— Előadás másolata:

1 © Gács Iván (BME) 1/26 Energia és környezet NO x keletkezés és kibocsátás

2 © Gács Iván (BME) 2/26 Nitrogénoxid Keletkezés sajátosságai: –mindkét kiinduló komponens az égési levegőben is megtalálható, –többféle keletkezési mechanizmusa van, –minden égésben keletkezik, –keletkező mennyiség tüzeléstechnikai jellemzőkkel nagymértékben változtatható, –többféle NO x létezik (N 2 O, NO, NO 2 …).Jellemzői: –színtelen, szagtalan, közvetlenül nem érzékelhető, –becslések szerint 1 tonna NO x 0,00085-0,0019 korai halálhoz vezethet (200 kt/év  170…380 eset)

3 © Gács Iván (BME) 3/26 Nitrogénoxid képződés Termikus N 2 + O 2  2 NO Első lépés: O 2 disszociáció Feltételek: magas hőmérséklet elegendő oxigén hosszú tartózkodási idő

4 © Gács Iván (BME) 4/26 Az oxigén és nitrogén disszociációja a hőmérséklet függvényében

5 © Gács Iván (BME) 5/26 NO x keletkezés a légfeleslegtényező függvényében 1 1,15…1,5 λ

6 © Gács Iván (BME) 6/26 Nitrogénoxid képződés Termikus C n H m -N C n H m -N + O 2  H 2 O+CO 2 +N Tüzelőanyag CO 2 H2OH2O

7 © Gács Iván (BME) 7/26 Tüzelőanyag nitrogénjének konverziója

8 © Gács Iván (BME) 8/26 Nitrogénoxid képződés Termikus C n H m -N C n H m -N + O 2  H 2 O+CO 2 +N Tüzelőanyag CO 2 H2OH2O CnHmCnHm C n H m + O 2  H 2 O+CO 2 Égés CnHmCnHm Prompt C n H m  R 1 +R 2 R+ O 2  H 2 O+CO 2 R R+N 2  R-N+N

9 © Gács Iván (BME) 9/26 Prompt nitrogén-oxid 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

10 © Gács Iván (BME) 10/26 Az átlagos fajlagos NO x képződés értékei, g/GJ (1980-as évek)

11 © Gács Iván (BME) 11/26 Erőművi nitrogén-oxid kibocsátás csökkentési módszerek Primer NO x kibocsátás- csökkentő eljárások

12 © Gács Iván (BME) 12/26 Primer csökkentési lehetőségek Égési hőmérséklet csökkentése –adiabatikus égési hőmérséklet csökkentése levegőhőmérséklet csökkentés m=1-től távoli légfeleslegtényező inert anyag bekeverés –tényleges égési hőmérséklet csökkentése intenzívebb hűtés (fajlagos tűztér terh.csökk., FBC) égés elnyújtása (többfokozatú tüz., lassú bekeverés) vízbefecskendezés O 2 koncentráció csökkentés felmelegedési sebesség (dT/d  ) csökkentése

13 © Gács Iván (BME) 13/26 Hőmérséklet-lefutás és oxigénkoncentráció változása a kazánban többfokozatú égetés esetén

14 © Gács Iván (BME) 14/26 Alacsony NOx kibocsátású sarokégő

15 © Gács Iván (BME) 15/26 Füstgáz recirkuláció tűztérhőmérséklet és tűztéri oxigén koncentráció csökken termikus NOx képződés csökken (sugárzásos hőátvitel csökken, konvektív hőátvitel erősödik)

16 © Gács Iván (BME) 16/26 NO x szegény égő kialakítása

17 © Gács Iván (BME) 17/26 NO x szegény égő kialakítása

18 © Gács Iván (BME) 18/26 Különböző megoldások által elérhető NO x emisszió csökkenések %-ban a régebbi konstrukciójú kazánoknál

19 © Gács Iván (BME) 19/26 Nem-katalitikus redukció metán alkalmazása esetén Ammónia alkalmazásával (1000 °C körül)

20 © Gács Iván (BME) 20/26 A szelektív katalitikus redukció

21 © Gács Iván (BME) 21/26 Katalizátor mérgek 320 o C alatt képződnek: Füstgázban vannak: alkáli és alkáli földfém oxidok pernye (koptató hatás) Élettartam:széntüzelés:2-3 év olajtüzelés:4-5 év gáztüzelés:6-8 év

22 © Gács Iván (BME) 22/26 SCR-rel történő NO x leválasztás a füstgázhőmérséklet függvényében

23 © Gács Iván (BME) 23/26 Az SCR helye a füstgáztisztítási folyamatban

24 © Gács Iván (BME) 24/26 Redukció ammónia igénye ε NO x 1 ~1.02 η NH 3 =1 ε NO =1 ammónia felesleg ideális jelleggörbe: NH 3 /NO x mólarány

25 © Gács Iván (BME) 25/26 A katalizátor leválasztási foka az ammónia/NO x mólarány függvényében Fajlagos térfogatáram: gázáram kat. térfogat gáz- és olajtüzelés: 5000…10000 h -1 széntüzelés 1500…3000 h -1 azonos átszökések

26 © Gács Iván (BME) 26/26 A katalizátoron átszökő ammónia mennyisége a leválasztási fok és a katalizátorméret függvényében