污染:北京湿式燃烧对抗SMOG,NOx和CO

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北京方面的问题是:减少锅炉的氮氧化物(氮氧化物)排放,以保护公众健康。 北京引入了严格限制锅炉NOx排放的措施,打击烟雾。 Gregory Zdaniuk博士,Joel Moreau和Lu Liu正在研究使用 湿燃烧,在Econologie.com上特别是通过作品引起了很长时间的话题 雷米纪蕾 谁定期出版他的想法和作品。

北京遭受污染,寻求解决办法

中国工业的快速增长导致了严重的空气污染,这当然会造成影响 中国人的健康,在大城市里 特别是多年! 其原因是道路交通,煤炭行业和建筑供暖。 北京市要改善空气质量,处在打击空气污染的前列。 它正在努力解决这个问题,包括禁止新的煤炭装置,限制交通和采用新技术来改善燃烧,特别是减少NOx。 该 湿燃烧 是未来的这些技术之一!

“烟雾战争”:北京市已出台一系列防治空气污染的研究措施:

禁止新装置的煤炭
现有煤炭设施的逐步和强制性改造
限制新车注册和日常交通
促进电动机动
天然气(沼气)驱动的出租车和石油气(丙烷 - 丁烷)
发展轿车和自行车
新建和现有燃气锅炉的氮氧化物严格限制

自从1er April 2017以来,设施必须满足新的和现有的燃气锅炉的氮氧化物限制,甚至是均衡的 欧盟的更高(!!)标准。 该市也制定了减少燃气锅炉氮氧化物排放的激励措施。 因此,1 500锅炉已被更改为2016。

锅炉NOx的减少是可能的 将水或蒸汽注入火焰区 ; 这是15去年在欧洲开发的一个系统,特别是在开发北京的工作上 雷米纪蕾。 后处理方法,例如, 选择性催化还原SCR 或选择性非催化还原 - 在培训后处理NOx排放。 燃烧控制技术可防止NOx的形成。

后处理方法往往更昂贵,一般不用于10 MW以下的锅炉。

北京严格限制锅炉的氮氧化物排放

根据“锅炉大气污染物排放标准”(DB11 / 139-2015),新设施和煤制气 NOx限制30mg / Nm3 而现有的安装限制为80mg / Nm3。 在欧洲比较,欧洲指令规定的等效NOx限值是 100毫克NOx / Nm3...比中国多3倍!

除严格的法定限制外,北京还实施了一项经济奖励计划,以减少现有燃气锅炉的氮氧化物。 根据他们节省的氮氧化物的数量来对改造项目进行奖励。 1 500燃气锅炉已被修改为2016。 在2017上,北京修改了7 GW相当于燃气锅炉的累计热功率,大约是 2核反应堆的火力!

NOx的形成与火焰的温度几乎呈指数关系。 控制NOx的主要方法是降低火焰的温度。 这可以通过几种方式完成:

工程师面临的挑战是降低火焰温度,同时保持火焰稳定性和锅炉效率。 安全也是至关重要的,特别是当涉及到EGR时,因为 一氧化碳(CO)爆炸风险 潜在的排气!

通过湿式燃烧系统 水蒸气泵(PAVE)

水或蒸汽的注入引起空气燃料混合物的化学计量学(氧化剂和氧化之间的定量关系)的改变,并且因此改变绝热火焰的温度。 水的加入也“分散”燃烧产生的卡路里。 这两种现象导致燃烧温度降低 - 逻辑上蓝色的气体火焰的颜色变成基本橙黄色。 如果火焰温度充分降低,则NOx几乎不会形成,并且锅炉的热性能将得以保持。

燃烧的湿气的火焰
湿式燃烧(甲烷)
干烧气体的火焰
干烧(甲烷)

图1:在湿式燃烧模式(顶部)和干式燃烧模式(底部)

水蒸气泵系统(WVP,或 水蒸汽泵,PAVE)是一种方法 湿燃烧博士RémiGuillet 由巴黎CIEC公司的1979开发并获得专利,自从2004以来一直是ENGIE集团的一部分。 它由一个 燃烧空气的预热和水汽饱和随着显热和潜热燃烧气体的回收。 为此,将两台喷雾器放置在气流中:一个在新鲜空气入口,另一个在冷凝器和烟囱之间,如图2所示。 所有组件都是不锈钢的,燃烧器是用来处理潮湿的燃烧空气。 水喷射燃烧器的几何形状与典型的低NOx燃烧器(单个双壁)的几何形状无关,

反硝化湿式燃烧锅炉示意图
反硝化湿式燃烧锅炉示意图

作为进入的燃烧气体在冷凝器中的露点是,当然,增加(〜58℃下,在常规的燃烧的情况下〜68℃下,在湿燃烧的情况下) 冷凝器中回收更多的潜热。 这与在相同的启动和回水温度下运行的普通冷凝锅炉相比。 另外,在废气喷射塔中发生的额外热回收比普通锅炉在更低的温度下冷却烟气。 因此,这个系统 PAVE比普通的冷凝锅炉更有效率.

图3根据冷凝返回温度比较了PAVE燃烧系统与常规冷凝锅炉的效率。 这表明,冷凝开始转移到回报更高的温度,使PAVE系统改造应用的理想选择它是不容易的,以减少建筑物的回水温度(高常规散热器温度)

PAVE系统的特点是火焰温度非常低,所以它能够实现非常低的NOx生产。 只要燃烧空气被预热到30°C并设定在最佳温度,3mg / Nm60的极限就很容易达到。 另一方面, 低氮氧化物和非常低的氮氧化物“干”燃烧器只有使用高比例的EGR和潜在的超大燃烧室才能达到可比的氮氧化物排放水平。

在传统的燃烧系统(使用大气)下,将火焰温度降低到一定温度以下会导致CO的形成,但是对于燃烧的PAVE锅炉则不是这种情况因此天然气是一种先验的燃料,可以很容易地进入其完全燃烧。

此外,PAVE循环的性能既不倾向于通过太多的水循环使燃烧温度降低到如此低的水平,甚至不能通过相同的方式降低氧化剂中的O2的速率:并且COVE形成的风险由PAVE循环先验地消除。

减少NOx产生和减少烟囱出口水烟(通过烟气中较低的湿度)的风险具有以下积极结果:较少的烟雾风险(在天然气燃烧的情况下水+ NOX组合羽流的结果),同时循环的热性能是最大的...



中国首个中国国际水务航空工程有限公司(CIEC)

在最近的15年,公司 ICCS部署了PAVE系统 在几个欧洲国家,主要是在法国,而且在德国和意大利。 由于欧洲的氮氧化物限制要求不太严格,系统安装为 节能措施.

 

比较反NOx湿法和干法燃烧
图3:PAVE锅炉(WVP)和普通冷凝锅炉的PCI效率取决于返回温度

北京联合天然气工程技术有限公司在北京大学取得了北京一所大学的合同, 它涉及改变煤锅炉和安装新的燃气系统。 决定首次在中国建立PAVE系统。

在PAVE锅炉的烟囱边喷射塔

该系统包括两台5,6 MW冷凝式燃气锅炉,每个锅炉在大约160 000 m2加热表面加热校园。 预计未来的扩展工作,该系统的容量已达到200000 m2的容量。 热量分配网络的设计流量和返回温度为70°C / 50°C 所有终端单元均由三通阀控制,使返回温度可变。 目前在PAVE中只有一台2锅炉配备了,第二台锅炉配备了低NOx排放的标准燃烧器。 这将允许随着时间的推移进行比较测试。

调试于3月2017制成,NOx排放被测试23毫克/ Nm3(O3,5的校正2%),远低于30的极限毫克/ Nm3。 锅炉的总效率为107% - 回流温度45℃,CO测定0毫克/ Nm3!

蒸汽泵锅炉的光明未来

PAVE为一个燃烧技术实现超低NOx和显著更高的产量(上PCI 109%)和常规的缩锅炉降低维护成本。 PAVE可以安装在现有的锅炉上,而不会有明显的能力损失,而低氮氧化物燃烧器的典型装修可以大大减少。 面对严重的烟雾问题,北京处于空气污染斗争的前沿,全球决策者应该遵守这些行动。

我们参与了这篇文章的开发:

Engie中国工程高级总监Gregory Zdaniuk博士
ICCS副主任JoëlMoreau
Buget副总工程师Lu Liu

翻译 克里斯托夫马茨,Econologie.com的工程师和编辑经理

来自此源的英文文本


更多信息:
“湿燃烧”通过R.Guillet论坛解释
- 下载总结: 燃烧和湿性能
湿燃烧分析,东华软件
1923燃烧空气加湿专利
由RémiGuillet合成

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2评论“污染:北京湿热燃烧打击SMOG,NOx和CO”

  1. 基于Maisotsenko循环技术的SMOG,NOx,CO2和CO有几种解决方案。 M-Cycle能够将空气湿润至30-50%。 此外,M-Cycle以50%效率回收98 C的低温热量(GTI,芝加哥报告)。 Maisotsenko火用塔从空气和电力以及饮用水中捕获CO2。 所有信息均通过Google搜索公开并提供

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