Károsanyag-keletkezés

Az előadások a következő témára: "Károsanyag-keletkezés"— Előadás másolata:

1 Károsanyag-keletkezés
Kovács Viktória Barbara BMEGEENAG51 és BMEGEENAG71

2 Tüzelés során keletkező szennyező Anyagok
CO2 :üvegházhatás CO : mérgező (fulladás már ~700ppm-től)

3 Tüzelés során keletkező szennyező Anyagok
THC (VOC, PAH) sokféle káros tulajdonság vegyületfüggő pl:metán: üvegházhatás, de az aromások rákkeltők PAH vegyületek: Antracén Benzo[a]pirén Krizén Koronén Korannulén Naftacén Naftalin Pentacén Fenantrén Pirén Trifenilén Ovalén

4 Tüzelés során keletkező szennyező Anyagok
NOx (NO, NO2, … N2O) ÜHG O3 bontó SOx (SO2, SO3): (Dioxin, furán vegyületek: teratogén, mutagén) savas ülepedés

5 Adiabatikus lánghőmérséklet Tad
Tad: az égés során kialakuló elméleti legmagasabb hőmérséklet adiabatikus (hőveszteség nélküli) feltétel mellett. adiab. p=áll. Hs(T) Tad,dis TReactants Thp source: Á. Bereczky

6 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,dissz. λ 1 0,95-0,98

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

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

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

10 Előkevert láng spektruma
Metán láng, forrás: T. Turanyi

11 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)

12 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

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

14 SO3 keletkezés részaránya

15 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)

16 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 …)

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

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

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

20 Tüzelőanyag nitrogénjének konverziója
© Gács Iván (BME)

21 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)

22 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)

23 NO képződés IV.

24 Károsanyag keletkezés
nyomaték Fajlagos fogyasztás Min. fajlagos fogyasztás Max. nyomaték l Catalitic converter.avi:

25 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)

26 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)

27 Kérdések Definiálja a légfelesleg tényezőt!
Definiálja az adiabatikus lánghőmérsékletet, hogyan függ a légfelesleg tényezőtől? Melyek az égéstermékben előforduló legjelentősebb gáznemű légszennyezők és miért károsak? 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?

28 Kovács Viktória Barbara
Köszönöm a figyelmet! Kovács Viktória Barbara D207B