오염 : SMOG, NOx 및 CO에 대항하여 싸우는 베이징의 습한 연소


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베이징의 문제 : 공중 보건을 위해 보일러에서 NOx (질소 산화물)의 배출량을 줄이는 것. 보일러의 NOx 배출에 대한 엄격한 제한이 베이징에서 스모그와 싸우기 위해 도입되었습니다. Dr. Gregory Zdaniuk, Joel Moreau 및 Lu Liu는 습식 연소, 주제는 특히 Econologie.com에서 오랜 시간 동안 evoked되었습니다. 레미 굴레 그는 자신의 아이디어를 발표하고 정기적으로 작업합니다.

베이징은 오염으로 고통 받고 해결책을 찾는다.

중국의 매우 빠른 산업 성장으로 상당한 수준의 대기 오염이 발생했으며 이는 물론 대도시의 중국인의 건강 특히 수년 동안! 원인은 도로 교통, 석탄 산업 및 건물 난방입니다. 북경시는 공기의 질을 향상시키고 공기 오염과의 싸움에서 최전선에 서있다. 새로운 석탄 설치 금지, 교통량 제한, 특히 연소를 개선하고 NOx를 줄이기위한 신기술 적용 등 많은 문제를 해결하기 위해 노력하고 있습니다. 습식 연소 미래의 기술 중 하나입니다!

"스모그와의 전쟁": 베이징의 시정촌은 대기 오염과의 전쟁을위한 일련의 연구 조치를 도입했습니다 :

신규 설치를위한 석탄 금지
기존 석탄 설비의 혁신적이고 의무적 인 혁신
신차 등록 및 일일 교통 제한
전기 이동성 촉진
천연 가스 (메탄) 및 LPG (프로판 - 부탄) 수송에 의한 택시 승진
자동차 공유 및 사이클링 개발
신규 및 기존 가스 보일러의 NOx에 대한 엄격한 제한

1er April 2017 이후 시설은 신규 및 기존 가스 보일러의 NOx 제한을 충족시켜야합니다. 유럽 ​​연합의 높은 (!!) 표준. 시정촌은 또한 가스 보일러의 NOx 배출을 줄이기위한 인센티브를 제공합니다. 그러므로 1 500 보일러가 2016로 변경되었습니다.

보일러의 NOx 저감은 화염 구역으로 물이나 증기를 주입 ; 이것은 15 지난 몇 년간 특히 유럽에서 개발 된 시스템을 사용하여 베이징을 개발하고 사용하고자하는 것입니다. 레미 굴레. 후 처리 방법 예를 들어, 선택적 촉매 환원 SCR 또는 선택적 비 촉매 환원 - 훈련 후 NOx 배출물을 처리합니다. 연소 제어 기술은 NOx의 형성을 방지한다.

후 처리 방법은 더 비싸지 만 일반적으로 10 MW 이하의 보일러에는 사용되지 않습니다.

보일러에 대한 베이징의 엄격한 NOx 한계

보일러 (DB11 / 139-2015)에 대한 대기 오염 물질 방출 기준에 따라 새로운 시설과 석탄 대 가스 30mg / Nm3의 NOx 한계 기존 설치에는 80mg / Nm3 한도가 있습니다. 유럽의 비교에서, 유럽 지침에 의해 설정된 NOx 제한은 100 mg NOx / Nm3... 중국에서보다 3 배 더!

엄격한 법적 제한 외에도 베이징은 기존 가스 보일러에 대해 NOx를 줄이기위한 경제적 인센티브 프로그램을 시행했다. 리노베이션 프로젝트는 NOx가 저장하는 양에 따라 보상을받습니다. 1 500 가스 보일러가 2016로 변경되었습니다. 2017에서 베이징은 7 GW의 누적 가스 보일러 화력 발전량을 수정했습니다. 2 원자로의 화력

NOx의 형성은 화염의 온도에 따라 기하 급수적으로 변한다. NOx를 제어하는 ​​주요 방법은 화염의 온도를 낮추는 것입니다. 이것은 여러 가지 방법으로 수행 할 수 있습니다.

엔지니어의 과제는 화염 안정성과 보일러 효율을 유지하면서 화염 온도를 낮추는 것입니다. 보안은 특히 EGR과 관련하여 매우 중요합니다. 일산화탄소 (CO)의 폭발 위험 배기 가스에 잠재력이있다!

습식 연소 시스템 수증기 펌프 (PAVE)

물 또는 증기의 주입은 화학 양론 (산화제와 산화 된 양 사이의 정량적 관계)의 변화를 일으키고, 따라서 공기 - 연료 혼합물의 단열 불꽃의 온도를 변화시킨다. 물의 첨가는 또한 연소에 의해 생성 된 칼로리를 "분산"시킵니다. 두 현상 모두 연소 온도의 감소를 유발합니다. 논리적으로 푸른 색 가스 화염의 색상은 실질적으로 주황색이됩니다. 화염의 온도가 충분히 낮아지면 NOx는 거의 형성되지 않으며 보일러의 열 성능은 유지됩니다.

습기 찬 가스 불꽃
습식 연소 (메탄)
건조한 연소 가스의 불꽃
건식 연소 (메탄)

그림 1 : 습식 연소 모드 (상단) 및 건식 연소 모드 (하단)에서 작동하는 동일한 버너.

수증기 펌프 시스템 (WVP, 또는 워터 스팀 펌프, PAVE)는 박사 Rémi Guillet의 젖은 레코딩 1979에서 개발되고 특허를 얻은 CIEC는 파리에 본사를두고 있으며 2004 이후 ENGIE 그룹의 일원입니다. 그것은 현열 및 잠재 연소 가스를 회수하여 연소 공기의 예열 및 수분 포화. 이렇게하려면 두 개의 분무기가 공기 흐름에 배치됩니다 : 그림 2에서와 같이 신선한 공기 흡입구에 하나, 응축기와 굴뚝 사이에 다른 하나가 배치됩니다. 모든 구성 요소는 스테인리스 강이며 버너는 습기로 포화 된 연소 공기를 처리합니다. 물 분사 버너의 기하학은 일반적인 저 NOx 버너 (단일 이중벽)의 것과는 아무런 관련이 없습니다.

안티 -XX 습식 연소 보일 러의 다이어그램
안티 -XX 습식 연소 보일 러의 다이어그램

응축기로 들어가는 연소 가스의 이슬점이 물론 증가합니다 (습식 연소의 경우 ~ 58 ° C에서 정규 연소의 경우 ~ 68 ° C에서). 훨씬 더 많은 잠재 열이 응축기에서 회수됩니다. 이것은 같은 시작 및 복귀 수온에서 작동하는 일반 응축 보일러와 비교됩니다. 또한 배기 스프레이 타워에서 발생하는 추가적인 열회수는 일반 보일러보다 훨씬 낮은 온도에서 배가스를 냉각시킵니다. 결과적으로 시스템 PAVE는 일반 응축 보일러보다 훨씬 효율적입니다..

그림 3는 PAVE 연소 시스템과 정규 응축 보일러의 효율을 응축 회수 온도의 함수로 비교합니다. 응축의 시작이 더 높은 복귀 온도로 이동됨에 따라 PAVE 시스템은 건물의 반환 온도 (고온에서 일반적인 라디에이터)를 줄이는 것이 쉽지 않은 개조 응용 분야에 이상적인 후보가되었습니다. 온도)

PAVE 시스템은 매우 낮은 화염 온도를 특징으로하므로 매우 낮은 NOx 생산을 달성 할 수 있습니다. 30mg / Nm3의 한계는 연소 공기가 60 ° C로 예열되어 최적의 온도로 설정되는 한 쉽게 도달됩니다. 한편, 낮은 NOx 및 매우 낮은 NOx "건조"버너는 높은 비율의 EGR 및 잠재적으로 대형 연소 챔버를 사용하여 비교 가능한 NOx 배출 수준을 달성 할 수 있습니다.

기존의 연소 시스템 (대기 공기 포함)에서는 화염 온도를 특정 온도 이하로 낮추면 CO가 생성 될 수 있지만 PAVE 보일러의 경우에는 그렇지 않습니다 따라서 천연 가스는 선험적으로 완전 연소에 쉽게 접근 할 수있는 연료이다.

또한, PAVE 사이클의 성능은 너무 많은 물 재활용을 통해 연소 온도를 너무 낮추지 않으며 같은 방법으로 산화제의 O2 수준을 낮추지도 않습니다. CO 형성의 위험성은 PAVE주기에 의해 선험적으로 제거된다.

굴뚝 배출구에서 NOx 생성의 감소 및 (연기 가스의 낮은 습도를 통한) 플룸의 위험 감소는 다음과 같은 긍정적 인 결과를 가져옵니다. 스모그의 위험성 감소 (천연 가스의 연소의 경우) 물 + NOx의 조합 플룸의 결과) 최대 사이클 인 열 성능과 동시에



중국 최초의 CIEC 수증기 펌프 프로젝트

지난 15 년 동안 회사 ICCS는 PAVE 시스템을 배치했습니다. 몇몇 유럽 국가에서는 주로 프랑스뿐 아니라 독일과 이탈리아에서도 사용됩니다. 유럽에서는 NOx 한계가 덜 엄격하므로 시스템은 다음과 같이 설치됩니다. 에너지 절약 측정.

비교 NOx 방지 습식 및 건식 연소
그림 3 : 반환 온도에 따라 PAVE 보일러 (WVP) 및 일반 응축 보일러의 PCI에서의 효율

2016에서 베이징 유나이티드 가스 기술 및 기술 (Beijing United Gas Engineering and Technology)은 보일러를 갱신하기 위해 베이징에있는 한 대학으로부터 계약을 체결했습니다. 그것은 석탄 보일러를 바꾸고 새로운 가스 시스템을 설치하는 것과 관련이 있습니다. 중국에서 PAVE 시스템을 처음으로 설치하기로 결정했습니다.

PAVE 보일러의 굴뚝쪽에 용사 탑

이 시스템에는 두 개의 5,6 MW 응축 가스 보일러가 포함되어있어 각 160 000 m2 가열 표면에 캠퍼스를 가열합니다. 시스템은 향후 확장 작업을 예상하여 200000 m2 용량에 맞는 크기로 조정되었습니다. 열 분배 네트워크는 70 ° C / 50 ° C의 유량 및 복귀 온도에 맞게 설계되었습니다. 모든 터미널 유니트는 3 방향 밸브로 제어되어 리턴 온도를 가변합니다. PAX에는 2 보일러 중 하나만 장착되어 있으며, 두 번째 보일러에는 NOx 배출이 적은 표준 버너가 장착되어 있습니다. 이것은 시간이 지남에 따라 비교 테스트를 허용합니다.

시운전 월 2017 이루어진 것으로, NOx 방출은 테스트중인 23는 3의 한계 / Nm3,5을 mg을 잘 아래 / Nm2 (O30의 보정 3의 %)을 Mg의 순으로 적층되어있다. 보일러의 전체 효율은 107 %이었다는 - C 및 CO ° 복귀 온도는 45 0 밀리그램 / Nm3를 측정 하였다!

스팀 펌프가있는 보일러의 밝은 미래 ...

PAVE 초저 NOx를 상당히 높은 수율 (PCI에 109 %)과 종래의 응축 보일러 유지 비용을 달성 할 수있는 연소 기술이다. PAVE는 현저한 용량 손실없이 기존의 보일러에 설치 될 수 있지만 저 NOx 버너의 일반적인 보수 작업으로 용량을 크게 줄일 수 있습니다. 심각한 스모그 문제에 직면 한 베이징은 대기 오염과의 싸움에서 최전선에 서 있으며 이러한 행동은 전 세계의 정책 입안자들이 준수해야합니다 ...

우리는이 기사의 개발에 참여했습니다.

Gregory Zdaniuk, Engie China 엔지니어링 수석 이사
Joël Moreau, ICCS 사무 ​​차장
Lu Liu, Buget의 차장

번역사 크리스토프 마르즈, Econologie.com의 엔지니어 겸 편집 매니저

영어로 된이 출처의 본문


더 읽기 :
- R.Guillet이 포럼에서 설명한 "습식 연소"
- 요약을 다운로드하십시오 : 젖은 연소와 그 성능
- 습식 연소 분석, DHC 소프트웨어
- 연소 공기의 가습에 관한 1923 특허
- Rémi Guillet의 합성

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2, "오염 : SMOG, NOx 및 CO와 싸우기 위해 베이징에서 습한 연소"

  1. 자세한 정보는 벨기에 루벤 대학 (University of Leuven)에 CIEC가 제작 한 XECUM MW PAVE가 설치되어있다.
    그것은 3 월 2018에서 서비스 될 것입니다.

  2. Maisotsenko Cycle 기술을 기반으로 SMOG, NOx, CO2 및 CO에 대한 몇 가지 솔루션이 있습니다. M-Cycle은 30-50 %까지 공기를 보습 할 수 있습니다. 또한 M-Cycle은 50 % 효율의 98 C에서 저온 열을 재생합니다 (GTI, Chicago의보고). Maisotsenko Exergy Tower는 공기와 전기 및 식수에서 CO2을 포착합니다. 모든 정보는 공개되어 있으며 Google 검색을 통해 제공됩니다.

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