نیروگاه زغال سنگ چگونه انتشار NOx را کنترل می کند؟

به عنوان یک تامین کننده در صنعت نیروگاه با سوخت زغال سنگ، من از نزدیک شاهد اهمیت حیاتی کنترل انتشار اکسیدهای نیتروژن (NOx) بوده ام. NOx که شامل مونوکسید نیتروژن (NO) و دی اکسید نیتروژن (NO2) است، گروهی از گازهای بسیار واکنش پذیر است که در طی احتراق سوخت های فسیلی مانند زغال سنگ تولید می شود. این گازهای گلخانه ای به انواع مسائل زیست محیطی و بهداشتی از جمله مه دود، باران اسیدی و مشکلات تنفسی کمک می کنند. در این وبلاگ، من روش‌ها و فناوری‌های مختلفی را که نیروگاه‌های زغال‌سنگ برای کنترل انتشار NOx استفاده می‌کنند، بررسی خواهم کرد.

درک تشکیل NOx در نیروگاه های زغال سنگ

قبل از پرداختن به روش های کنترل، درک چگونگی تشکیل NOx در نیروگاه های زغال سنگ ضروری است. سه مکانیسم اصلی برای تشکیل NOx وجود دارد: NOx حرارتی، NOx سوخت و NOx سریع.

• NOx حرارتی: این نوع NOx زمانی تشکیل می شود که نیتروژن و اکسیژن موجود در هوای احتراق در دمای بالا واکنش نشان دهند. تشکیل NOx حرارتی به شدت به دما وابسته است و با افزایش دما، سرعت واکنش به صورت تصاعدی افزایش می‌یابد. در نیروگاه های زغال سنگ، NOx حرارتی به طور معمول منبع اصلی انتشار NOx است.
• NOx سوختNOx سوخت از اکسیداسیون ترکیبات حاوی نیتروژن در زغال سنگ تشکیل می شود. هنگامی که زغال سنگ می سوزد، نیتروژن موجود در زغال سنگ به صورت ترکیبات نیتروژنی فرار آزاد می شود که سپس می تواند با اکسیژن واکنش داده و NOx تشکیل دهد. مقدار NOx سوخت تولید شده به محتوای نیتروژن زغال سنگ و شرایط احتراق بستگی دارد.
• NOx را درخواست کنید: NOx سریع از طریق یک سری واکنش های شیمیایی که در جلوی شعله هنگام احتراق رخ می دهد تشکیل می شود. این واکنش ها شامل برهمکنش نیتروژن موجود در هوا با رادیکال های هیدروکربنی در سوخت است. NOx سریع معمولاً بخش نسبتاً کمی از کل انتشار NOx در نیروگاه های زغال سنگ را به خود اختصاص می دهد.

استراتژی های کنترل NOx

نیروگاه های زغال سنگ از استراتژی های مختلفی برای کنترل انتشار NOx استفاده می کنند. این استراتژی ها را می توان به طور کلی به دو دسته تقسیم کرد: اصلاحات احتراق و فناوری های کنترل پس از احتراق.

اصلاحات احتراق

اصلاحات احتراق شامل تغییر فرآیند احتراق برای کاهش تشکیل NOx است. این اصلاحات را می توان در مرحله طراحی نیروگاه اجرا کرد یا در نیروگاه های موجود مقاوم سازی کرد. برخی از تکنیک های رایج اصلاح احتراق عبارتند از:

• مشعل های کم NOx (LNB): LNB ها برای کاهش تشکیل NOx با کنترل اختلاط سوخت و هوا در منطقه احتراق طراحی شده اند. با ایجاد یک فرآیند احتراق مرحله‌ای‌تر، LNB‌ها می‌توانند دمای پیک شعله را کاهش دهند و زمان ماندن سوخت و هوا را در دماهای بالا کاهش دهند و در نتیجه تشکیل NOx حرارتی را کاهش دهند. LNB ها معمولاً می توانند به نرخ کاهش NOx 30٪ تا 60٪ در مقایسه با مشعل های معمولی دست یابند.
• Overfire Air (OFA): OFA تکنیکی است که در آن بخشی از هوای احتراق بالای ناحیه احتراق اصلی وارد می شود. این یک منطقه غنی از سوخت در قسمت پایین کوره، جایی که غلظت اکسیژن کم است، و یک منطقه بدون سوخت در قسمت بالایی کوره، جایی که غلظت اکسیژن بالا است، ایجاد می کند. با کاهش غلظت اکسیژن در منطقه احتراق اولیه، OFA می تواند دمای شعله اوج را کاهش دهد و تشکیل NOx حرارتی را کاهش دهد. OFA معمولاً در صورت استفاده در ترکیب با LNB می تواند به نرخ کاهش NOx بین 20 تا 50 درصد دست یابد.
• گردش مجدد گاز دودکش (FGR): FGR شامل چرخش مجدد بخشی از گاز دودکش به جریان هوای احتراق است. گاز دودکش چرخشی حاوی گازهای بی اثر مانند نیتروژن و دی اکسید کربن است که غلظت اکسیژن در هوای احتراق را رقیق کرده و دمای اوج شعله را کاهش می دهد. با کاهش دمای پیک شعله، FGR می تواند تشکیل NOx حرارتی را کاهش دهد. FGR به طور معمول می تواند به نرخ کاهش NOx از 10٪ تا 30٪ برسد.

فن آوری های کنترل پس از احتراق

فن آوری های کنترل پس از احتراق برای حذف NOx از گاز دودکش پس از احتراق استفاده می شود. این فناوری‌ها معمولاً همراه با اصلاحات احتراق برای دستیابی به کاهش بیشتر NOx استفاده می‌شوند. برخی از فناوری های رایج کنترل پس از احتراق عبارتند از:

• کاهش کاتالیزوری انتخابی (SCR)SCR فرآیندی است که در آن یک عامل احیا کننده مانند آمونیاک یا اوره به جریان گاز دودکش تزریق می شود و در حضور کاتالیزور با NOx واکنش می دهد و نیتروژن و آب تشکیل می دهد. SCR یک فناوری کنترل NOx بسیار مؤثر است، با نرخ کاهش NOx تا 90٪ یا بیشتر قابل دستیابی است. سیستم های SCR معمولاً در مجرای گاز دودکش بین پیش گرم کن هوا و رسوب دهنده الکترواستاتیک نصب می شوند.
• کاهش انتخابی غیر کاتالیستی (SNCR): SNCR فرآیندی است که در آن یک عامل کاهنده مانند آمونیاک یا اوره مستقیماً در دمای بالا (معمولاً بین 900 تا 1100 درجه سانتیگراد) به کوره تزریق می شود. عامل کاهنده با NOx موجود در گاز دودکش واکنش می دهد تا نیتروژن و آب را بدون استفاده از کاتالیزور تشکیل دهد. SNCR کمتر از SCR مؤثر است، با نرخ کاهش NOx معمولاً 30٪ تا 60٪. با این حال، SNCR یک فناوری نسبتا ساده و مقرون به صرفه است که آن را به یک انتخاب محبوب برای نیروگاه های کوچکتر یا برای مقاوم سازی نیروگاه های موجود تبدیل می کند.
• تزریق جاذب خشک (DSI): DSI فرآیندی است که در آن یک جاذب خشک مانند بی کربنات سدیم یا ترونا به جریان گاز دودکش تزریق می شود. جاذب با NOx موجود در گاز دودکش واکنش می دهد و یک محصول جامد را تشکیل می دهد که می تواند توسط یک دستگاه کنترل ذرات مانند یک رسوب دهنده الکترواستاتیک یا فیلتر پارچه ای از گاز دودکش جدا شود. DSI یک فناوری نسبتاً جدید کنترل NOx است که نرخ کاهش NOx معمولاً بین 20 تا 40 درصد است.

نقش شرکت ما

ما به عنوان یک تامین کننده پیشرو در صنعت نیروگاه های زغال سنگ، طیف وسیعی از محصولات و خدمات را برای کمک به نیروگاه ها برای کنترل انتشار NOx ارائه می دهیم. ماتوربین بخار تغلیظ کننده میکرو/مینی 700 کیلوواتطراحی شده است تا تولید برق کارآمد و قابل اعتماد را ارائه دهد و در عین حال انتشار گازهای گلخانه ای را نیز کاهش دهد. ماتعمیر و نگهداری نیروگاه و تعمیرات اساسیخدمات اطمینان حاصل می کند که نیروگاه ها در اوج راندمان کار می کنند، که می تواند به کاهش انتشار NOx کمک کند. علاوه بر این، ما ارائه می دهیمدرپوش و لاینر برای توربین گازی GE Frame 5که از اجزای ضروری توربین های گازی مورد استفاده در تولید برق هستند.

برای راه حل های کنترل NOx با ما تماس بگیرید

اگر شما یک اپراتور نیروگاه زغال سنگ هستید که به دنبال راه حل های موثر کنترل NOx هستید، ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم. تیم کارشناسان ما تجربه زیادی در طراحی، نصب و نگهداری سیستم های کنترل NOx دارند. ما می توانیم با شما همکاری کنیم تا راه حلی سفارشی سازی کنیم که نیازهای خاص و الزامات قانونی شما را برآورده کند. چه به دنبال مقاوم سازی یک کارخانه فعلی یا ساخت کارخانه جدید باشید، ما می توانیم محصولات و خدماتی را که برای دستیابی به اهداف کاهش NOx شما نیاز دارید، ارائه کنیم. امروز با ما تماس بگیرید تا در مورد راه حل های کنترل NOx ما بیشتر بدانید و چگونه می توانیم به نیروگاه شما کمک کنیم کارآمدتر و پایدارتر کار کند.

مراجع

• انجمن خاکستر زغال سنگ آمریکا (2023). "بررسی تولید و استفاده از محصولات احتراق زغال سنگ 2023."
• موسسه تحقیقات نیروی برق (EPRI). (2020). "تکنولوژی های کنترل NOx برای نیروگاه های زغال سنگ."
• آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA). (2022). "استانداردهای ملی انتشار آلاینده های خطرناک هوا (NESHAP) برای واحدهای تولید بخار برق با سوخت زغال سنگ."