Существует широко распространенное заблуждение, заключающееся в том, что водород, или, более конкретно, водород при сжигании, не производит загрязняющих частиц; кратко, он не производит выбросов загрязняющих газов, вызывающих так называемый парниковый эффект.
Это очень распространенная ошибка, поскольку мы постоянно говорим о слове "декарбонизация" по отношению к водороду, и этот термин правильный, потому что водород позволяет нам устранить выбросы CO2. Если у нас нет углерода, присутствующего в реакции горения, очевидно, он не будет выбрасываться. Следовательно, при сжигании водорода не выделяется CO2, но выделяется NOx, который является еще одним из так называемых парниковых газов. Этот газ особенно вреден для здоровья.
Фактически, образование NOx при сгорании водорода является одним из факторов, над которыми необходимо будет работать в ближайшие годы, чтобы иметь возможность уменьшить их образование. Причиной повышенного образования оксидов азота является более высокая температура пламени водорода. Температура адиабатического пламени водорода примерно на 170 ºC выше, чем у природного газа, что способствует образованию термического NOx. Расчетные значения выбросов NOx в обычной горелке составляют около 210-240 мг/м3. Это значение учитывается без использования какой-либо конкретной технологии для сокращения выбросов NOx из этого газа.
В настоящее время нет четкого регулирования процессов сжигания водорода с точки зрения выбросов, однако оно, несомненно, должно быть установлено в ближайшие несколько лет. В любом случае, если мы проанализируем значения действующих европейских правил, то можно предположить, что раздел, который будет применяться к водороду, относится к газообразным топливам, отличным от природного газа.
Рециркуляция газа
Современная технология снижения содержания NOx в основном основана на рециркуляции газов для снижения температуры пламени и, как следствие, снижения термического содержания NOx. Эта рециркуляция газа может быть внутренней или внешней. В наше время реализуются системы рециркуляции внешних газов как наиболее эффективного метода снижения содержания оксидов азота. Если мы рециркулируем количество дымовых газов, составляющее примерно 15-20% от общего количества газов, выделяемых генератором, мы можем снизить выбросы даже ниже 100 мг/м3, что соответствует текущим пределам выбросов.
Применяя эту технологию рециркуляции газа, мы также можем снизить температуру пламени и, следовательно, уменьшить тепло, передаваемое излучением пламени.
Одной из проблем, с которыми можно столкнуться при преобразовании существующих установок, которые были рассчитаны на другие виды топлива, является их тепловое сопротивление при температуре водородного пламени.
Возможно, конец камеры сгорания котла или сварные швы труб будет поврежден за короткий промежуток времени, потому что тепло, выделяемое водородным пламенем, выше, чем тепло, выделяемое природным газом или другими видами топлива.это может произойти именно из-за того, что это оборудование не было термически рассчитано принимая во внимание этот фактор. Проще говоря, рециркуляция газов позволила бы нам получить более приемлемые температуры пламени для оборудования.
Смешивание с природным газом
Другой альтернативой, которая была опробована и которая может оказаться очень жизнеспособным способом работы в будущем, является смешивание газообразного водорода с 15-20% природного газа. Преимущества, которые дает эта смесь, в основном заключаются в следующем:
- Смесь была бы обогащена за счет увеличения теплотворной способности этой смеси и достижения более стабильного и эффективного сгорания.
- Выбросы NOx будут сокращены, поскольку выбросы, полученные при использованием природного газа, уступают выбросам водорода. Термическое образование NOx уменьшается при сжигании природного газа, поскольку температура его пламени ниже.
- Улучшены технологии обнаружения пламени, что способствует решению одной из проблем, о которой мы поговорим позже.
Смесь природного газа и водорода может быть получена двумя способами.
Первый - это смеситель, предназначенный для этой цели. Это решение уже протестировано с положительными результатами. В основном оно состоит из изготовления манифольда, предназначенного для подачи этой смеси, в котором установлены регулирующие клапаны, которые поддерживают пропорцию смеси постоянным образом. Этот коллектор расположен перед входом в систему клапанов горелки.
Другим решением для этой смеси является ее приготовление в самой горелке, используя, например, газ в центральной части для придания большей стабильности пламени и для распределения водорода в других точках головки. Горелка должна быть подготовлена для подачи двух видов топлива через две разные газовые линии, по одной для каждого вида топлива, с двумя независимыми регулирующими клапанами.
Это решение, которое уже можно рассмотреть на будущее для применения на объектах, где уже используется природный газ.
Если понравилась статья просим оценить ее лайком и оставить своё мнение в комментариях! Советуем подписаться, чтобы не пропустить много интересных статей в будущем!
#технологии #наука #оборудование #промышленность #водород #декарбонизация #сжиганиеводорода #экология