Transcript Energia és környezet NOx keletkezés és kibocsátás A nitrogén körforgása a természetben O3 ózon bontás ózon réteg nagy távolságú anyagtranszport stabil nitrogén vegyületek sztratoszféra/ tropopauza troposzféra üvegház hatás nitrit és nitrát villámlás atmoszférikus NO, NO2, N2O száraz nedves ülepedés szmog mû- és szervestrágya biomassza közlekedés.

Energia és környezet
NOx keletkezés
és kibocsátás
A nitrogén körforgása a természetben
O3
ózon bontás
ózon réteg
nagy távolságú
anyagtranszport
stabil nitrogén
vegyületek
sztratoszféra/
tropopauza
troposzféra
üvegház hatás
nitrit és
nitrát
villámlás
atmoszférikus NO, NO2, N2O
száraz
nedves
ülepedés
szmog
mû- és
szervestrágya
biomassza közlekedés energiamikrotüzelése
termelés organizmusok
Fosszilis tüzelõanyagok
felszíni elsavasodás
kimosódás
talajvízbe
NOx kibocsátási határértékek
(Thambimuthu, 1993)
ország
Ausztrália
Ausztria
Csehszlovákia (1992)
Európai Unió
Japán
Lengyelország
Magyarország (Smith, 1997)
Németország
Spanyolország
USA
új erőművek [mg/m3]
535,,,860
200,,,500
650
650,,,1300
205,,,980
95,,,460
200,,,600
200,,,500
650,,,1300
615,,,980
meglévő erőművek [mg/m3]
200,,,600
650
205,,,980
95,,,1335
200,,,1300
555,,,615
Nitrogén oxidok környezetre káros
hatásai
2 NO + O2  NO2
NO  O3  NO2  O2
RO2  NO  RO  NO2
NO2 
 NO  O
fény
NO  HO2  NO2  OH
O  O2  O3
NO2  OH  HNO3
2 NO2  H 2O  HNO3  HNO2
NO2  NO  H 2O  2 HNO2
Nitrogén oxidok környezetre káros
hatásai
fény
N 2O 
 N2  O
N 2O  O  2 NO
NO  O3  NO2 O 2
N 2O  O3  2 NO  O2
Nitrogénoxid képződés
N2
O2
CnHm
H
CnHm-N
"üzemanyag"
2N
N2
2O
O2
CnHm-N+O 2
C nHm+O 2
H2O+CO2 +N
"t e r m i k u s"
"promt"
C nHm
O
N 2+O
O2+N
NO+O
NO2
NO
2NO+O2
R1+R2
R
N
NO+N
H2O+CO2
R+N 2
R-N+N
CO2
R+O2
H2O+CO2
H2O
2 NO2
GI
1995.02.07.
Az oxigén és nitrogén disszociációja
a hőmérséklet függvényében
1.00E+00
1.00E-02
mólarány
1.00E-04
1.00E-06
O  N 2  NO  N
1.00E-08
N  O2  NO  O
1.00E-10
1.00E-12
N  OH  NO  H
1.00E-14
1.00E-16
800
1050
1300
1550
1800
2050
2300
2550
2800
hõmérséklet [K]
oxigén disszociációs mólaránya
nitrogén disszociációs mólaránya
NOx keletkezés a légfeleslegtényező
függvényében
A légfelesleg-tényező hatása a
tüzelőanyag nitrogénjének konverziójára
NOx
1
m
CN  O2  CO  NO
N  NO  N 2O
0
1%
tüzelőanyag
nitrogén tartalma, N[%]
Prompt NO keletkezés a láng
hossza mentén és a tüzelőtérben
prompt
[NO]
10% metán/levegõ
m=1.06
11% metán/levegõ
m=1.15
x [cm]
lánghossz
Prompt nitrogén-oxid keletkezése
a tüzelés során
...CH  N2  HCN  N
N 2  HCN 
 NCO  A
CH
O
H
A
 NH  N  NO
H
OH
Az átlagos fajlagos NOx
képződés értékei, g/GJ
középérték
szűkebb tartomány
szélesebb
tartomány
erőművek
260
200-340
150-450
kisfogyasztók
110
75-165
50-240
erőművek
175
130-230
100-300
kisfogyasztók
75
50-110
35-160
erőművek
110
80-150
60-200
kisfogyasztók
50
36-70
26-95
széntüzelés
olajtüzelés
gáztüzelés
Erőművi nitrogén-oxid
kibocsátás csökkentési
módszerek
Primer NOx kibocsátáscsökkentő eljárások
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
• O2 koncentráció csökkentés
• felmelegedési sebesség (dT/d) csökkentése
Hőmérséklet-lefutás és
oxigénkoncentráció változása a
kazánban többfokozatú égetés esetén
h [m ]
kazán tűztér
tűztérhőm érséklet
görbék
tercierlevegő
redukáló gázégő
szekunderlevegő
alapégők
prim erlevegő
1
jelölések:
1 fokozatú égetés:
2 fokozatú égetés:
2 fokozatú égetés
redukáló gázégővel:
O 2/tüa.
t tűztér [°C ]
.
Alacsony NOx kibocsátású sarokégő
tüzelõanyagban
szegény zóna
tüzelõanyagban
dús mag
jelölés:
tüzelõanyag:
levegõ:
NOx szegény égő kialakítása
NOx szegény égő kialakítása
Különböző megoldások által
elérhető NOx emisszió
csökkenések %-ban
NOx szegény égő
füstgáz recirkuláció
égési levegő hőmérsékletének
csökkentése
kétfokozatú égetés
redukáló gázégő
együtt
Sarokégős
szénportüzelés
10...30%
5...15%
10...40%
10...30%
—
35...60%
pakura/gudron
tüzelés
10...30%
10...35%
10...30%
földgáztüzelés
10...30%
30...50%
40...70%
10...30%
30...50%
50...80%
20...40%
20...70%
10...60%
Nem-szelektív katalitikus redukció
(NSCR) metán alkalmazása esetén
CH 4  4 NO2  4 NO  CO2  2 H 2O
CH 4  2O2  CO2  2 H 2O
CH 4  4 NO  2 N 2  CO2  2 H 2O
Ammónia alkalmazásával
1
3
NO  NH 3  O2  N 2  H 2O
2
2
5
3
NH 3  O2  NO  H 2O
4
2
A szelektív katalitikus redukció
6 NO  4 NH 3  5N 2  6 H 2O
6 NO2  8 NH 3  7 N 2  12 H 2O
fő átalakulás i mechanizmu s
4 NO  4 NH 3  O2  4 N 2  6 H 2O
fő átalakulás i mechanizmu s
2 NO2  4 NH 3  O2  3N 2  6 H 2O
Katalizátor mérgek
o
320 C alatt képződnek:
1
SO2  O2  SO3
2
2 NH 3  SO3  H 2O   NH 4 2 SO4
NH 3  SO3  H 2O  NH 4 HSO4
ammónium szulfát 
ammónium hidrogénsz ulfát 
Füstgázban vannak:
alkáli és alkáli földfém oxidok
pernye (koptató hatás)
Élettartam:
széntüzelés: 2-3 év
olajtüzelés: 4-5 év
gáztüzelés: 6-8 év
A katalizátor aktivitásának csökkenése
az effektív működési idő függvényében
k
1
0.8
0.4
12 000
 [h]
.
SCR-rel történő NOx leválasztás a
füstgázhőmérséklet függvényében
4 NH 3  3O2  2 N 2  6 H 2O
4 NH 3  5O2  4 NO  6 H 2O
8NO  2 NH3  5N 2O  3H 2O
Az SCR helye a füstgáztisztítási
folyamatban
105°C
1.)
Kazán
150°C
370°C
370°C
SCR
LH
150°C
55°C
EF
FGD
100°C
105°C
370°C
370°C
2.)
Kazán
EF
150°C
370°C
SCR
55°C
LH
FGD
100°C
135°C
370°C
3.)
Kazán
150°C
LH
55°C
150°C
EF
370°C
SCR
FGD
370°C
290°C
gázfûtés
jelölés: SCR: Szelektív katalitikus redukáló berendezés
LH: Léghevítő
EF: Elektrofilter
FGD: Füstgázkéntelenítő
Az NO, SO3 és NH3 mennyiségének a
változása a füstgázban a katalizátor
n [mol]
hossza mentén
NO
NH 3
SO3
l [m]
0
Jelölés:
NH3 /NOx mólarány = 0.8
NH3 /NOx mólarány = 0.6
.
nNH 3
1 
4


 nNO   NO  nNO2   NO2 
 NH 3 
3

A katalizátor leválasztási foka az
ammónia/NOx mólarány függvényében
Fajlagos térfogatáram:
gázáram
kat. térfogat
gáz- és olajtüzelés:
5000…10000 h-1
széntüzelés
1500…3000 h-1
A katalizátoron átszökő ammónia
mennyisége a leválasztási fok és a
katalizátorméret függvényében