Energia és környezet

NOx keletkezés és kibocsátás

A nitrogén körforgása a természetben

szmog

Fosszilis tüzelõanyagok

biomasszatüzelése

közlekedés energia-termelés

mikro-organizmusok

atmoszférikusNO, NO , N O2 2

villámlás

ózonrétegO3

ózonbontás

üvegház hatás

stabil nitrogénvegyületek

nagy távolságúanyagtranszport

sztratoszféra/tropopauza

troposzféra

száraz

ülepedés

mû- ésszervestrágya

felszíni elsavasodás

kimosódástalajvízbe

nitritésnitrát

nedves

NOx kibocsátási határértékek (Thambimuthu, 1993)

Nitrogén oxidok környezetre káros hatásai

22 + 2 NOONO

223 ONOONO

22 NORONORO

32 HNOOHNO

OHNOHONO 22 32

2

OOO

ONONO fény

222

2322

2

2

HNOOHNONO

HNOHNOOHNO

Nitrogén oxidok környezetre káros hatásai

ONON fény 22

223

2 2

ONOONO

NOOON

232 2 ONOOON

Nitrogénoxid képződés

H O +C O2 2R +O 2

H O +C O2 2n mC H +O 2

n mn mO2 N2

N2 2 N

2N O +O 2 2 N O

O2 2 O

N O

N +O2 N O +N O +N2 N O +O

O N

C H -N

n mC H -N +O 2 H O +C O +N2 2

2n mC H R +R1

R

C O22 H O

R -N +NR +N 2

N O 2

2

"t e r m i k u s"

"üzem anyag"

"p rom t"

C HH

GI 1995.02.07.

Az oxigén és nitrogén disszociációja a hőmérséklet függvényében

1.00E-16

1.00E-14

1.00E-12

1.00E-10

1.00E-08

1.00E-06

1.00E-04

1.00E-02

1.00E+00

800 1050 1300 1550 1800 2050 2300 2550 2800hõmérséklet [K]

mól

arán

y

oxigén disszociációs mólaránya nitrogén disszociációs mólaránya

HNOOHN

ONOON

NNONO

2

2

NOx keletkezés a légfeleslegtényező függvényében

A légfelesleg-tényező hatása a tüzelőanyag nitrogénjének konverziójára

ONNON

NOCOOCN

2

2

Prompt NO keletkezés a láng hossza mentén és a tüzelőtérben

prompt[N O]

x [cm]lánghossz

10% metán/levegõm=1.06

11% metán/levegõm=1.15

Prompt nitrogén-oxid keletkezése a tüzelés során

NHCNNCH 2...

NONNHA

ANCOHCNNOHH

HOCH

2

Az átlagos fajlagos NOx képződés értékei, g/GJ

középérték szűkebb tartomány szélesebbtartomány

széntüzelés

erőművek 260 200-340 150-450

kisfogyasztók 110 75-165 50-240

olajtüzelés

erőművek 175 130-230 100-300

kisfogyasztók 75 50-110 35-160

gáztüzelés

erőművek 110 80-150 60-200

kisfogyasztók 50 36-70 26-95

Erőművi nitrogén-oxid kibocsátás csökkentési

módszerek

Primer NOx kibocsátás-csökkentő 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

a lap é g ő k

p rim e rlev e g ő

sze k u n d e rlev eg ő

te rc ie rle v e g ő

red u k á ló g áz ég ő

h [m ]

O /tü a .2

je lö lé sek :1 fo k o za tú ég e té s :

2 fo k o za tú ég e té s : 2 fo k o za tú ég e té sred u k á ló g ázég ő v e l:

1t tű z té r [°C ]

tű z té rh ő m érsék le tg ö rb ék

k azán tű z té r

.

Alacsony NOx kibocsátású sarokégő

jelölés:tüzelõanyag:levegõ:

tüzelõanyagbanszegény zóna

tüzelõanyagbandús mag

NOx szegény égő kialakítása

NOx szegény égő kialakítása

Különböző megoldások által elérhető NOx emisszió csökkenések %-ban

Sarokégősszénportüzelés

pakura/gudrontüzelés

földgáztüzelés

NOx szegény égő 10...30% 10...30% 20...40%

füstgáz recirkuláció 5...15% 10...35% 20...70%égési levegő hőmérsékleténekcsökkentése

10...40% 10...30% 10...60%

kétfokozatú égetés 10...30% 10...30% 10...30%redukáló gázégő — 30...50% 30...50%

együtt 35...60% 40...70% 50...80%

Nem-szelektív katalitikus redukció (NSCR) metán alkalmazása esetén

OHCONNOCH

OHCOOCH

OHCONONOCH

2224

2224

2224

224

22

244

OHNOONH

OHNONHNO

223

2223

2

3

4

52

3

2

1

Ammónia alkalmazásával

A szelektív katalitikus redukció

OHNONHNO

OHNONHNO

OHNNHNO

OHNNHNO

22232

2223

2232

223

6342

smechanizmu iátalakulás fő 6444

smechanizmu iátalakulás fő 12786

6546

ulfáthidrogénsz ammónium

szulfát ammónium 22

1

44233

424233

322

HSONHOHSONH

SONHOHSONH

SOOSO

Katalizátor mérgek320oC alatt képződnek:

Füstgázban vannak:alkáli és alkáli földfém oxidokpernye (koptató hatás)

Élettartam: széntüzelés: 2-3 évolajtüzelés: 4-5 évgáztüzelés: 6-8 év

A katalizátor aktivitásának csökkenése az effektív működési idő függvényében

1

0 .8

0 .4

[h ]

k

1 2 0 0 0.

SCR-rel történő NOx leválasztás a füstgázhőmérséklet függvényében

OHNOONH

OHNONH

223

2223

6454

6234

OHONNHNO 223 3528

Az SCR helye a füstgáztisztítási folyamatban

Az NO, SO3 és NH3 mennyiségének a változása a füstgázban a katalizátor

hossza mentén

l [m]

n [mol]

0

N O

N H 3

3SO

J elölés:N H /N O mólarány = 0.83 x

N H /N O mólarány = 0.63 x.

22

3

3 3

41NONONONO

NHNH nnn

A katalizátor leválasztási foka az ammónia/NOx mólarány függvényében

Fajlagos térfogatáram:gázáram

kat. térfogat

gáz- és olajtüzelés:5000…10000 h-1

széntüzelés1500…3000 h-1

A katalizátoron átszökő ammónia mennyisége a leválasztási fok és a

katalizátorméret függvényében