Analýza tvorby emisií NOx v procese spaľovania a možnosti ich redukcie

Študent: Pavel ČermákŠkoliace pracovisko: Katedra pecí a teplotechnikyŠtudijný program: Tepelná energetika a plynárenstvo

Ciele bakalárskej práce Analýza tvorby emisií NOx Možnosti redukcie emisií NOx Realizácia meraní spaľovacieho procesu s

obohateným oxidačným činidlom o kyslík Porovnanie množstva produkovaných emisií

NOx na jednotku spotrebovaného paliva a jednotku spotrebovaných spalín

Emisie NOx NOx je všeobecný pojem pre oxidy dusíka t.j. oxid

dusnatý- NO a oxid dusičitý-NO2

Poznáme PRIMÁRNE a SEKUNDÁRNE NOx

Primárne NOx- sú priamo vyžarované do atmosféry

Sekundárne NOx- vznikajú chemickými alebo fotochemickými reakciami primárnych znečisťujúcich látok potom ako boli vypustené do atmosféry a vystavené slnečnému žiareniu.

Spôsoby vzniku NOx Palivové- vznikajú oxidáciou chemicky viazaného

dusíka v palive

Termické- vznikajú oxidáciou dusíka zo spaľovacieho vzduchu za vysokých teplôt nad 1300°C

1. N + O2 = NO + O 2. O + N2 = NO + N 3. N2 + O2 = 2NO

Promptné- vznikajú z chemicky viazaného dusíka radikálovými reakciami na rozhraní plameňa

Faktory ovplyvňujúce emisie NOx

Hlavné faktory:1. Špičkové teploty plameňa. 2. Zníženie koncentrácie

kyslíka.3. Obsah chemicky viazaného

dusíka v kvapalných palivách.

4. Výška teploty predhriateho vzduchu.

Závislosť vzniku termických NOx od teploty paliva. Pri teplotách nad 1100°C produkcia rapídne stúpajú.

Metódy zneškodňovania NOx

Primárne opatrenia- cieľom je potlačiť vznik NOx, a to riadením spaľovacieho procesu prostredníctvom vhodnej metódy, napr. recirkulácia spalín, stupňovité spaľovanie, reburning

Sekundárne opatrenia- zabezpečujú znižovanie už vzniknutých emisií NOx v spalinách, napr. selektívna katalytická a nekatalytická redukcia- SCR/SNCR

Úprava pred spaľovaním Redukcia predohrevu vzduchu Zníženie prebytku vzduchu Stupňovité spaľovanie Reburning Vstriekavanie vody a pary Recirkulácia spalín

Princíp stupňovitého spaľovania vzduchu

Podporuje vznik dusíka na úkor NOx

Základom je separácia spaľovacieho vzduchu na primárny a sekundárny prúd

Primárna zóna má 70-90% z celkového vzduchu, a preto obsahuje bohatú zmes paliva, a menšie množstvo NOx

Do sekundárnej zóny je vháňaný zvyšný vzduch(10-30%)

V sekundárnej zóne dochádza k zníženiu teploty a aj produkcii NOx

Recirkulácia spalín Technológia využívajúca recirkuláciu spalín spať do pece

alebo horáka 20-30% spalín o teplote 350-400°C je zmiešaných so

spaľovacím vzduchom Výsledok je zníženie teplôt plameňa, čo prináša zníženie

vzniku termických NOx

Sekundárne metódySelektívna nekatalytická

redukcia Priebeh pri 850- 1100°C Účinnosť je 40- 60% Redukčné podmienky sú

vytvorené vstrekovaním čpavku alebo močoviny

Reakcia čpavku s oxidami dusíka a ich konverzia na dusík a vodnú paru

Vhodná pre kotly vybavené primárnou redukciou

Selektívna katalytická redukcia

Priebeh pri 300- 400°C Účinnosť 80- 90% Použitie katalyzátora- oxidy

titánu, vanádu, wolfrámu- urýchľuje konverziu oxidov dusíka v spalinách na dusík a vodnú paru

Nevýhodou je jav nazývaný strhávanie čpavku, keď do spalín prechádza malé množstvo čpavku

Ďakujem za pozornosť!