Reactive nitrogen NO =NO + NO (To N O δεν είναι NO ΕΛΕΓΧΟΣ ... · Reactive nitrogen...

ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΩΝ NOx

Cooper & Alley: Κεφάλαιο 162/41Έλεγχος ΝΟx

ΕισαγωγήReactive nitrogen NOx=NO + NO2 (To N2O δεν είναι NOx και δεν είναι προϊόν καύσης)

ΟΜΟΙΟΤΗΤΕΣ ME SΟx

ΝΟx και SΟx αντιδρούν με το νερό του αέρα για νιτρικό και θειικό οξύ, αντίστοιχα, προκαλώντας την όξινη απόθεση.

Και τα δύο υφίστανται ατμοσφαιρικές αλλαγές οδηγώντας στη δημιουργία PM10 σε αστικές περιοχές.

Και τα δύο απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα σε μεγάλες ποσότητες και οι συγκεντρώσεις τους ρυθμίζονται από οδηγίες της ΕΕ. Σε υψηλές συγκεντρώσεις (SΟx & NO2) ερεθίζουν το αναπνευστικό σύστημα.

Και τα δύο απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα κυρίως με τη διεργασία της καύσης.

3/41Έλεγχος ΝΟx

ΕισαγωγήΔΙΑΦΟΡΕΣ ME SΟx

Τα SΟx εκπέμπονται από τις προσμίξεις θείου στα καύσιμα ή από ανεπιθύμητο θείο στα ορυκτά. Αν

απομακρυνθεί το θείο, το πρόβλημα περιορίζεται σημαντικά. Τα περισσότερα ΝΟx προέρχονται από το

ατμοσφαιρικό άζωτο σε φλόγες υψηλής θερμοκρασίας (διεργασία καύσης).

Ο σχηματισμός ΝΟx στις φλόγες μπορεί να μειωθεί σημαντικά εάν

ρυθμιστούν κατάλληλα ο χρόνος παραμονής, η θερμοκρασία και η περιεκτι‐

κότητα σε Ο2 στις φλόγες. Το ίδιο δεν είναι δυνατόν να γίνει με τα SΟx.

Σημαντική πηγή εκπομπών των ΝΟx είναι τα μέσα μεταφοράς.

Το προϊόν των διεργασιών καθαρισμού των SΟx από τα καυσαέρια είναι CaSO4, το οποίο μπορεί να

διατεθεί άνετα σε χωματερές. Δεν υπάρχει αντίστοιχο άλας για τα ΝΟx. Θα πρέπει να μετατραπούν σε Ν2

και Ο2.

Σε αντίθεση με το SΟ2 που διαλύεται εύκολα στο νερό, το ΝΟ, το κύριο προϊόν της καύσης

(N2 + O2 2 NO), δεν αντιδρά εύκολα με το νερό και θα πρέπει να μετατραπεί πρώτα σε ΝΟ2:

ΝΟ + 1/2Ο2 ΝΟ2 και 3ΝΟ2 + Η2Ο 2ΗΝΟ3+ ΝΟΗ πρώτη αντίδραση σχετικά αργή.


Εισαγωγή

Σημαντικότερα είδη που περιέχουν άζωτο στην ατμόσφαιρα

Υποξείδιο του αζώτου (nitrous oxide), Ν2Ο: άχρωμο αέριο που εκπέμπεται σχεδόν αποκλειστικά από φυσικές πηγές (βακτηριακή δραστηριότητα στο έδαφος). Συνεισφέρει στην κλιματική αλλαγή, 300 φορές περισσότερο δυναμικό από CO2, αδρανές στην τροπόσφαιρα.

Μονοξείδιο του αζώτου (nitric oxide), ΝΟ: άχρωμο, άοσμο, αδιάλυτο στο νερό, τοξικό (πολύ λιγότερο από το ΝΟ2), εκπέμπεται από ανθρωπογενείς και φυσικές πηγές. Κύριο προϊόν καύσης σε υψηλές θερμοκρασίες. Βασικό συστατικό για τη «νέφος του Λος Ανζελες». Για τα όρια εκπομπών θεωρείται ότι όλα τα ΝΟ μετατρέπονται σε ΝΟ2. [NOx: NO & NO2]

Διοξείδιο του αζώτου (nitrogen dioxide), ΝΟ2: ερεθιστικό, ερυθρό‐καφέ χρώμα, τοξικό,λίγο διαλυτό στο νερό, συνήθως ως διμερές σε χαμηλές θερμοκρασίες. Εκπέμπεται ελάχιστα από τη διεργασία καύσης μαζί με το ΝΟ και σχηματίζεται με οξείδωση στην ατμόσφαιρα από τα ΝΟ. [Οδηγία 1999/30/ΕΚ, Ετήσια οριακή τιμή 30 μg/m3 NΟx]

ΝΟ3+ Ν2Ο5: υπάρχουν στην ατμόσφαιρα σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις

Νιτρικό οξύ (nitric acid), HNO3: σχηματίζεται από τα ΝΟ2, εναποτίθεται με τη μορφή σταγόνων

Αμμωνία (ammonia), ΝΗ3: εκπέμπεται κυρίως από φυσικές πηγές

Νιτρικά και αμμωνιακά άλατα: σε μικρές ποσότητες από την ατμοσφαιρική μετατροπή ΝΟ, ΝΟ2 και ΝΗ3.


Τα ΝΟx :

είναι από τα βασικά συστατικά που εμπλέκονται στον σχηματισμό του όζοντος σε επίπεδο εδάφους (φωτοχημικό νέφος), το οποίο μπορεί να προκαλέσει σοβαρά αναπνευστικά προβλήματα

αντιδρούν προς νιτρικά σωματίδια, όξινα αερολύματα, καθώς και ΝΟ2, το οποίο προκαλεί επίσης αναπνευστικά προβλήματα

συμβάλλουν στον σχηματισμό της όξινης βροχής

συμβάλλουν στην υπερφόρτωση των θρεπτικών συστατικών που χειροτερεύει την ποιότητα του νερού

συμβάλλουν στη δημιουργία ατμοσφαιρικών σωματιδίων που προκαλούν προβλήματα ορατότητας αντιδρά για νασχηματίσει τοξικές χημικές ουσίες

συμβάλλουν στην υπερθέρμανση του πλανήτη.

Σε μη ρυπασμένες περιοχές: 0,5‐10 μg/m3

Σε πόλεις: 20‐190 μg/m3

Μέσο ετήσιο όριο (ΕU): 30 μg/m3

EU Air Quality Directive1 hour 300 μg/m3

Calendar year 40 μg/m3

Εισαγωγή


Ομαλοποιημένες μέσες ημερήσιες συγκεντρώσεις επιλεγμένων ρύπων στο Los Angelesστις 19 Ιουλίου 1965 (Πηγή: de Nevers, 1995)

Εισαγωγή


Τα ΝΟx στην Ε.Ε.

EEA Technical report, No 12/2014

Road transportNon‐road transport

Energy use in industry

Industrial processes

Energy production and distribution

Commercial etc.Agri.

2016 EU‐28


One of the first images from the Copernicus Sentinel‐5P mission shows nitrogen dioxide over Europe on 22 November 2017. It shows high emissions over the Po Valley in northern Italy and over western Germany. Nitrogen dioxide pollutes the air mainly as a result of industrial fossil fuel combustion and road traffic. There are some gaps in the coverage here because Sentinel‐5P cannot image through clouds.Capturing a large part of Europe, this image also demonstrates Tropomi’s swath width of 2600 km.

Τα ΝΟx στην Ε.Ε.


European Environment Agency, 2013

Τα ΝΟx στην Ελλάδα


Comparison of NOx emission standards for different Euro classes


Εκπομπές ΝΟx

Οι εκπομπές ΝΟx ποικίλλουν και εξαρτώνται από το είδος του καυσίμου και τον τύπο τροφοδότησης της φωτιάς.

Το Σχήμα παρουσιάζει αντιπροσω‐πευτικές περιοχές συγκεντρώσεων των ΝΟx για διάφορους τύπους λεβήτων καύσης άνθρακα ως συνάρτηση της παραγόμενης ηλεκτρικής ισχύος.

Η κατανόηση των βασικών αρχών σχηματισμού των ΝΟx απαραίτητη για το έλεγχο των εκπομπών ΝΟx.


Θερμικά NΟx (thermal): σχηματίζονται από αντιδράσεις μεταξύ Ν2 και Ο2 του αέρα. Ο ρυθμός σχηματισμού τους είναι ευαίσθητος στη θερμοκρασία. Ταχύς ρυθμός σχηματισμού σε υψηλές θερμοκρασίες

Καύσιμα NΟx (fuel): σχηματίζονται από την καύση καυσίμων που περιέχουν οργανικό άζωτο (γαιάνθρακας και καύσιμα πετρελαίου με υψηλά σημεία βρασμού). Εξαρτώνται από τις τοπικές συνθήκες καύσης (συγκέντρωση Ο2, ανάμιξη) και της περιεκτικότητας του καυσίμου σε άζωτο. Δεν μετατρέπεται όλο το οργανικό άζωτο σε ΝΟx. Μετατροπή: 10‐60%, εξαρτάται από τον λόγο αέρα/καυσίμου.Το αργό πετρέλαιο περιέχει άζωτο σε συγκεντρώσεις 0,01 ‐ 0,3% κ.β.Σε άνθρακες: Πισσούχος: 0,6 – 2,8% N (85% C), Ανθρακίτης <1% N, Λιγνίτης: 0,6 ‐ 2% N.

Ακαριαία ΝΟx (prompt): από ακαριαίες αντιδράσεις Ν2 και Ο2 παρουσία ειδών ενεργού άνθρακα. Δεν παρατηρούνται σε φλόγες με Η2. Σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες, σε συνθήκες με περίσσεια καυσίμου και μικρούς χρόνους παραμονής. Αναγνωρίστηκε για πρώτη φορά από τον C.P. Fenimore το 1971.

Εισαγωγή στον έλεγχο των ΝΟx


Εισαγωγή στον έλεγχο των ΝΟx – Θέσεις σχηματισμού σε λέβητες

Έλεγχος NΟx σε σταθερές πηγές :

Τροποποίηση καύσηςαποτροπή σχηματισμού Επεξεργασία καυσαερίων επεξεργασία σχηματισμένων NOx Για μικρές μονάδες και άλλες μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν: π.χ. έκπλυση με NaOH και KMnO4.


Εισαγωγή στον έλεγχο των ΝΟx

Κάτω από ~1300 °C o μηχανισμός θερμικών ΝΟx σχεδόν αμελητέος

Κάθε μηχανισμός έχει τη δική του κινητική.


Σχηματισμός θερμικών ΝΟx

Από τις χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν σε υψηλές Τ, όταν υπάρχουν τόσο Ν2 και Ο2 (όπως στη μηχανή του αυτοκινήτου σας).

Ο σχηματισμός των θερμικών NOx είναι πολύ ευαίσθητος στη θερμοκρασία.

Μικρές αυξήσεις της θερμοκρασίας μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλη αύξηση των NOx

Αυτός είναι ο λόγος που πολλά συστήματα ελέγχου των εκπομπών NOx

βασίζονται στη μείωση της θερμοκρασίας καύσης για τη μείωση του σχηματισμού θερμικών NOx


Σχηματισμός θερμικών ΝΟx ‐ Ο μηχανισμός Zeldovich (1946)

Οι χημικές αντιδράσεις που οδηγούν στον σχηματισμό θερμικών NOx προχωρούν μέσω ενδιάμεσων σταδίων που περιλαμβάνουν ελεύθερες ρίζες (Ο, Ν, ΟΗ, Η, CΗ3 κτλ.). Έτσι ρίζα Ο «επιτίθεται» σε μόριο Ν2 και ρίζα Ν σε μόριο Ο2:

(16.1)

(16.2)

Στην πρώτη αντίδραση, επίθεση από O στο άζωτο για το σχηματισμό ΝΟ και ρίζας αζώτου

Στη συνέχεια, η ρίζα του αζώτου επιτίθεται στο Ο2 για να σχηματίσουν ένα άλλο ΝΟ και ανάκτηση των ριζών οξυγόνου

Οι παραπάνω αντιδράσεις συμπληρώνονται από την αντίδραση:(16.3)Ν + OH NO +H

2Ν + O NO+O2Ν + O NO+Ν



Οι συνολικές αντιδράσεις μπορεί να γραφούν ως:

(16.4)

(16.5)

122 22

2 2NO NO

PNN OO

(P ) (y )K = (16.6)(y )(y )(P )(P )

2 21

2 2

NO NO‐1/2P T1/2 1/2

NO O NO O

P (y )K = (P ) (16.7)

(P )(P ) (y )(y )

Σταθερές ισορροπίας

2 2Ν +O 2NO

212 2NO+ O NO

Kp: σταθερά ισορροπίας: μερική πίεση συστατικού i, atm

yi: γραμμομοριακό κλάσμα συστατικού iPT: συνολική πίεση, atm

iP

Θερμοκρασία(K)

KP(16.4) (16.5)

300 10‐30 1,4(10)6

500 2,7(10)‐18 1,3(10)2

1000 7,5(10)‐9 1,2(10)‐1

1500 1,1(10)‐5 1,1(10)‐2

2000 4,0(10)‐4 3,5(10)‐3

Χαμηλές συγκεντρώσεις ΝΟx σε 400‐600 Κ Πολύ υψηλές συγκεντρώσεις σε 1800‐2200 Κ με λόγους ΝΟ/ΝΟ2 >500:1


ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 16.1 ‐ Ο μηχανισμός Zeldovich (1946)

Θερμο‐κρασία (K)

KP(16.4) (16.5)

300 10‐30 1,4(10)6

500 2,7(10)‐18 1,3(10)2

1000 7,5(10)‐9 1,2(10)‐1

1500 1,1(10)‐5 1,1(10)‐2

2000 4,0(10)‐4 3,5(10)‐3

Θεωρώντας μόνο την αντίδραση (16.4), υπολογίστε τη συγκέντρωση ισορροπίας του ΝΟ για καυσαέρια σε 1500 Κ και σε 1 atm με σύσταση 76% Ν2, 4% O2, 8% CO2, και 12% Η2Ο.

Λύση: Από τον πίνακα, η τιμή Κp για την αντίδραση Ν2 + O2 2ΝΟ σε 1500 Κ είναι 1,1×10‐5. Επομένως,

2 25 4

p p NNO O

2 2

2NO

N OK P K (P )(P ) 1,1 10 (0,76)(0,04) 5,78 10 atm

(P ) = = (P )(P )

Επομένως, το γραμμομοριακό κλάσμα του ΝΟ (ΡΝO/ ΡΤ) είναι 5,78×10‐4, και η συγκέντρωση του ΝΟ είναι 578 ppm [(5,78×10‐4)×106]. H συγκέντρωση του ΝΟ είναι ένα μικρό κλάσμα της συνολικής συγκέντρωσης και δεν επηρεάζει πρακτικά τη σύσταση των καυασερίων.


+1 ‐1NO 2 +2 2 ‐2

+3 ‐3

d[NO]r = k [O][N ] ‐ k [NO][N]+ k [N][O ] ‐ k [NO][O]dt +k [N][OH] ‐ k [NO][H]

k 1k 1

2N O NO N


k 2k 2

2N O NO O

k 3k 3

N ΟΗ NO H

+1NO 2d[NO]r = 2k [O][N ]dt

(16.8)

(16.12)

Για μικρές συγκεντρώσεις ΝΟ

Τ σε Kelvin



Συγκεντρώσεις θερμικών ΝΟx που έχουν υπολογιστεί με το απλοποιημένο μοντέλο Zeldovich για αέριο που περιέχει 78% Ν2 και 4% Ο2 ως συνάρτηση του χρόνου αντίδρασης και της θερμοκρασίας.Οι υπολογισμοί δεν λαμβάνουν υπόψη τα καύσιμα και τα ακαριαία ΝΟx. (De Nevers, 1995)


M 33

3

1 atmP molρ 5,687RT matmm0,08206 10 (273 1870) KmolK

3+1NO 2 sd[NO]r = 2k [O][N ]=2 3,015 0,0054 4,26 0,1388 mol/mdt

3 33

molΝΟ 0,1388 0,03 (s) 4,16 mol/mm

1s

0

3 3

63

4,16 mol/mΝΟ 10 732ppm

5,687 mol/m10

Με δεδομένη τη θερμοκρασία φλόγας υδρογονάνθρακα στους 1870 °C, όπου τα γραμμομοριακά κλάσματα του αερίου Ν2 και των ατόμων Ο είναι 0,75 και 9,5×10‐4, αντίστοιχα, (α) υπολογίστε τον αρχικό ρυθμό σχηματισμού του ΝΟ (σε moI/m3ּ s) και (β) εάν αυτός ο ρυθμός διατηρείται σταθερός για 0,03 δευτερόλεπτα, υπολογίστε τη συγκέντρωση του ΝΟ (σε ppm) στα αέρια που φεύγουν από τη ζώνη φλόγας.

Λύση: (α) Σε Τ = 1870 °C (2143 Κ):

Με την υπόθεση ότι Ρ= 1 atm η γραμμομοριακή πυκνότητα των αερίων είναι

Επομένως, [Ν2] = 0.75 × 5,688 = 4.26 mol/m3 , [Ο] = 9,5×10‐4 ×5,687 = 0,0054 mol/m3

Ο αρχικός ρυθμός σχηματισμού του ΝΟ είναι

(β) Εάν αυτός ο αρχικός ρυθμός διατηρείται σταθερός για 0,03 sec, τότε

Μετατρέποντας σε pmm:

8 38370/2143 31k 1.8 10 e 3,015 m /mols

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 16.2 ‐ Ο μηχανισμός Zeldovich (1946)


Δύο βασικοί τύποι ελέγχου

(1) Μεταβολές στην καύση (περιορίζουν τον σχηματισμό ΝΟx

κατά τη διάρκεια της πραγματικής καύσης)

(2) Τεχνικές επεξεργασίες καυσαερίων (απομάκρυνση των ΝΟx

από τα καυσαέρια αφού αυτά έχουν σχηματιστεί)

Πιστεύεται ότι οι μεταβολές στην καύση μπορούν να μειώσουν τις εκπομπές ΝΟx από τις ΑΗΜ κατά 30‐50%.

Έλεγχος ΝΟx από Σταθερές πηγές


Μείωση των μέγιστων θερμοκρασιώνστη ζώνη της φλόγαςΜείωση του χρόνου παραμονής του αερίου στη ζώνη φλόγαςΜείωση της συγκέντρωσης του οξυγόνου στη ζώνη φλόγας

Αυτές οι αλλαγές πραγματοποιούνται είτε με μεταβολή των συνθηκών λειτουργίας σε υπάρχοντες κλιβάνους ή με την αγορά και εγκατάσταση νέων καυστήρων χαμηλών εκπομπών ΝΟx.

A. Στρατηγικές για την τροποποίηση της καύσης

Επίδραση του χρόνου και του ισοδύναμου λόγου καυσίμου, φ, δηλ. του αντίστροφου

του στοιχειομετρικού λόγου στη συγκέντρωση του ΝΟ.


(1) Χαμηλή περίσσεια αέρα (low excess air) (π.χ. 15‐30%). Απλή μέθοδος, μείωση ~20%

(2) Μη στοιχειομετρική καύση (off‐stoichiometric combustion‐OSC) / Πολυσταδιακή καύση: καύση σε 2 ή περισσότερα στάδια. Αρχικά πλούσιο σε καύσιμο, κατόπιν φτωχό. [~35% μείωση]

Μεταβολή των συνθηκών λειτουργίας


(3) Ανακυκλοφορία καυσαερίων (flue gas recirculation‐FGR): διοχέτευση μέρους των καυσαερίων πίσω στο φούρνο, μειώνοντας το

O2 και επιτρέποντας στα NOx να προχωρήσουν

στις «παγωμένες» αντιδράσεις. Σε νέους

φούρνους.

(4) Επανάκαυση καυσαερίων (gas reburning)

(5) Μείωση προθέρμανσης αέρα και/ή μείωση ρυθμών καύσης

(6) Έγχυση νερού (water injection): μειώνουν τη θερμοκρασία της φλόγας (προφανώς με

ενεργειακή απώλεια)

Μεταβολή των συνθηκών λειτουργίας


Εισαγωγή φυσικού αερίου στο λέβητα πάνω από τον κύριο καυστήρα για τη δημιουργία μιας πλούσιας σε καύσιμο ζώνης επανάκαυσης. Οι ρίζες των υδρογονανθράκων αντιδρούν με τα NOx και τα ανάγουν σε N2. (μείωση εκπομπών: 40‐60%.)

http://www.lanl.gov/projects/cctc/factsheets/eerco/gasreburndemo.html

4) Επανάκαυση καυσαερίων (Gas reburning)


Αποτελεί τον κοινότερο σχεδιασμό

Αναστέλλει τη δημιουργία NOx με τον έλεγχο της ανάμιξης του καυσίμου με τον αέρα σε διάφορα στάδια.

Η πρωτογενής ζώνη καύσης πλούσια σε καύσιμο, με τον υπόλοιπο αέρα να εισάγεται κατάντη

Η διαθεσιμότητα του Ο2 είναι περιορισμένη, η μέγιστη θερμοκρασία είναι μειωμένη, και τα θερμικά NOx

ελαττώνονται

Διάφοροι σχεδιασμοί καυστήρων χαμηλών NOx

Μειώνουν τις εκπομπές κατά 40‐60%

Καυστήρας χαμηλών NOx (Low‐NOx burner)


Modern Low NOX Burner for Oil/Gas Fuels

Καυστήρας χαμηλών NOx (Low‐NOx burner)


Ενεργοποιημένος άνθρακας (220 ‐ 230°C): ανάγει τα NOx σε N2, οξειδώνει τα SO2

σε H2SO4 εάν έχει εισαχθεί NH3. Ο άνθρακας αναγεννάται θερμικά για την απομάκρυνση του συμπυκνωμένου H2SO4

Σύστημα επεξεργασίας καυσαερίων Shell (~ 400°C, ~70% απόδοση, με ΝΗ3 + 90% απομάκρυνση SOx)

Προσροφητές μετάλλων και αλκαλικών γαιών: σχηματίζουν νιτρικά άλατα (π.χ. NaNO3, Mg(NO3)2)

B. Επεξεργασία καυσαερίων (flue gas treatment)

12

4

2 2 4καταλύτες CuO ή CuSO

3 2 2 2

4 2 2 2

2

CuO O SO CuSO4NO 4NH O 4N 6H OCuSO 2H Cu SO 2H OCu 0,5O CuO

1. Ξηρή προσρόφηση (adsorption)

Αναγέννηση CuO

Προς στοιχειακό θείο ή θειικό οξύ


12 2 2

42 2

2 2 3

2 2 2

NO O NO (16.16)2NO N O (16.17)NO NO N O (16.18)NO NO H O 2HNO (16.19)

Γενικά καλή μέθοδος μόνο για τα NO2 (και τα SOx), επειδή τα NO είναι αδιάλυτα.

Ανάγκη για οξείδωση των NO αρχικά.

Ψεκασμός με υπεροξείδιο του υδρογόνου

Μελέτες για απορρόφηση και από άλλα συστήματα.

2. Υγρή απορρόφηση (wet absorption / wet scrubbing)

Αέρια φάση

2 3 2 2

42 2 2 3

2 2 2 3

2 3 2

N O H O 2HNO (16.20)N O H O HNO HNO (16.21)2NO H O HNO HNO (16.22)3HNO HNO H O 2NO (16.23)

Υγρή φάση



Η πλέον προχωρημένη μέθοδοςΕκλεκτική: ανάγονται μόνο τα ΝΟx

Σχετικά υψηλές αποδόσεις για μονάδες με άνθρακα: 70‐90%Θερμοκρασία: 300‐400oCΗ απόδοση μειώνεται με το χρόνο με απενεργοποίηση λόγω επικαθίσεων ή δηλητηρίαση του καταλύτη Πιθανά «δηλητήρια» στο καύσιμο: Na, K, P, Sb, Cr, As, αλογόνα

http://www.lanl.gov/projects/cctc/factsheets/scr/selcatreddemo.html

3. Εκλεκτική Καταλυτική Αναγωγή (Selective Catalytic Reduction, SCR)

2 2 5

2 2 5

καταλύτης TiO ή V O 3 2 2 2

καταλύτης TiO ή V O 2 3 2 2 2

4NO 4NH O 4N 6H O2NO 4NH O 3N 6H O


(16.14)

(16.15)


B. Επεξεργασία καυσαερίων (flue gas treatment)3. Εκλεκτική Καταλυτική Αναγωγή (Selective Catalytic Reduction, SCR)


3 2 2 2

3 2 2

4NO 4NH O 4N 6H O

4NH 5O 4NO 6H O

Θερμοκρασία: 800 ‐ 1000oC

4. Εκλεκτική Μη‐καταλυτική Αναγωγή (Selective Noncatalytic Reduction, SNR)

Αντιδραστήριο που περιέχει Ν εισάγεται στα καυσαέρια, π.χ. NH3 και ουρία (NH2CONH2)Το αντιδραστήριο αποσυντίθεται και απελευθερώνει NH2, το οποίο αντιδρά με το ΝΟ προς Ν2 και νερό Αποδόσεις για μονάδες με άνθρακα: 40‐60%Απλούστερη λειτουργία και μικρότερο κόστος από την SCRΣε χαμηλή θερμοκρασία μπορεί να έχουμε εκπομπές ΝΗ3, σε υψηλές ΝΗ3μπορεί να οξειδώνεται σε ΝΟ

Πάνω από 1090oC η αμμωνία οξειδώνεται



Τεχνολογίες μείωσης των ΝΟx


Μονάδα επεξεργασίας NOx & SOx

ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΟΥ CO


Άχρωμο και άοσμο αέριο

Ιδιαίτερα τοξικό

Η ατμοσφαιρική του συγκέντρωση είναι 0,1 ppmv

Παράγεται όταν δεν καίγεται πλήρως ο άνθρακας στο καύσιμο.

Περίπου το 20% της ετήσιας απελευθέρωσης του CO προέρχεται από την αποσύνθεση

της χλωροφύλλης το φθινόπωρο.

Σε αστικές περιοχές με κυκλοφοριακή συμφόρηση το επίπεδό του μπορεί να φτάσει τα

50‐100 ppmv

Ανθρωπογενείς πηγές (% σε ετήσια βάση)– Αυτοκίνητα (56%), Μη κινητοί κινητήρες (22%), Καύση καυσίμων (6%), Βιομηχανικές

δραστηριότητες (4%), Διάφορες πηγές (12%) [τσιγάρο!]

Γενικά για το CO

EU air quality standards, WHO AQGs and estimated reference levels for CO


European Environment Agency, 2013

Εκπομπές CO


Στον χάρτη με ερυθρό χρώμα σημειώνεται η συγκέντρωση μονοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Είναι εμφανές ότι το πρόβλημα εντοπίζεται στο Νότιο Ημισφαίριο του πλανήτη. Αυτό σύμφωνα με τα στελέχη της αποστολής του Sentinel 5P οφείλεται στην καύση βιομάζας σε περιοχές όπως ο Αμαζόνιος, η Κεντρική Αφρική, η Μαδαγασκάρη και η Κίνα ενώ πρόβλημα υπάρχει και στην Αυστραλία. (φωτό: Copernicus Sentinel data, 2017 – ESA/SRON)

Εκπομπές CO


Επίπτωση στο καρδιαγγειακό σύστημα

Αρνητική επίδραση στο κεντρικό νευρικό σύστημα

– Προβλήματα στην όραση

– Μείωση της ικανότητας για εργασία και μάθηση

Σε υψηλές συγκεντρώσεις δηλητήριο.

Επίπεδα κινδύνου: 9 ppm/8 hr και 35 ppm/1 hr.

Κίνδυνος θανάτου: 400 ppm για 3 ώρες

Τοξικό: (α) λόγω ανοξίας εξαιτίας της σύνδεσης με τηαιμοσφαιρίνη (~220 φορές πιο ισχυρά από ότι το Ο2)

(β) λόγω άμεσης δράσης σε επίπεδο κυττάρου

Συνεισφέρει στο σχηματισμό του φωτοχημικού νέφους (στο

τροποσφαιρικό όζον)

Επιπτώσεις CO


Κατάλληλη λειτουργία (αύξηση του λόγου αέρα‐καυσίμου) και

συντήρηση του συστήματος καύσης.

Χρήση καταλύτη στα καυσαέρια (οξειδώνουν το CO σε CO2), με

απόδοση μέχρι 98%. Βέβαια η χρήση καταλύτη αυξάνει την

πτώση πίεσης. Κυρίως χρησιμοποιείται σε συστήματα

αεριοστροβίλων.

Προσθήκη οξυγονούχων συστατικών στην βενζίνη.

Έλεγχος CO σε Μονάδες Παραγωγής Ηλεκτρισμού

Reactive nitrogen NO =NO + NO (To N O δεν είναι NO ΕΛΕΓΧΟΣ ... · Reactive nitrogen...

Documents

Transcript of Reactive nitrogen NO =NO + NO (To N O δεν είναι NO ΕΛΕΓΧΟΣ ... · Reactive nitrogen...