Ipari kemencék CO emissziója



Hasonló dokumentumok
Kazánkiválasztás. 1. számú fólia hó. Buderus Akadémia 2011: Kazánházak: Kazánkiválasztás. Buderus F téstechnika Kft. Minden jog fenntartva!

BUDAPESTI MŰSZAKI EGYETEM Anyagtudomány és Technológia Tanszék. Hőkezelés 2. (PhD) féléves házi feladat. Acélok cementálása. Thiele Ádám WTOSJ2

1. BEVEZETÉS. - a műtrágyák jellemzői - a gép konstrukciója; - a gép szakszerű beállítása és üzemeltetése.

HITELESÍTÉSI ELŐÍRÁS TARTÁLYOK

SolarHP MEGNÖVELT HATÁSFOKÚ, SÖTÉTEN SUGÁRZÓK

Esettanulmány Evezőlapát anyagválasztás a Cambridge Engineering Selector programmal. Név: Neptun kód:

Tűgörgős csapágy szöghiba érzékenységének vizsgálata I.

HITELESÍTÉSI ELŐÍRÁS HIDEGVÍZMÉRŐK ÁLTALÁNOS ELŐÍRÁSOK

Gépelemek szerelésekor, gyártásakor használt mérőezközök fajtái, használhatóságuk a gyakorlatban

7. VIZES OLDATOK VISZKOZITÁSÁNAK MÉRÉSE OSTWALD-FENSKE-FÉLE VISZKOZIMÉTERREL

Szakemberek számára. Szerelési útmutató. aurotherm. Szerpentines síkkollektor az aurostep rendszerhez VFK 900 S

A 2011/2012. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai fizikából. I.

KÉRDÉSEK_GÉPELEMEKBŐL_TKK_2016.

Segédlet és méretezési táblázatok Segédlet az Eurocode használatához, méretezési táblázatok profillemezekhez és falkazettákhoz

Új módszer a lakásszellőzésben

Váltakozó áramlási irányú, decentralizált, hővisszanyerős szellőztető berendezés

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK TOMPA TESTEK ELLENÁLLÁSTÉNYEZŐJÉNEK VIZSGÁLATA MÉRÉSI SEGÉDLET. 2013/14. 1.

7/2006. (V. 24.) TNM rendelet az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról

KULCS_GÉPELEMEKBŐL III.

I. Századvég-MET energetikai tanulmányíró verseny

Lindab Z/C 200 ECO gerendák statikai méretezése. Tervezési útmutató

MEGNÖVELT HATÁSFOKÚ, SÖTÉTEN SUGÁRZÓK

KOVÁCS ENDRe, PARIpÁS BÉLA, FIZIkA I.

Fizikaverseny, Döntő, Elméleti forduló február 8.

SZAKTANÁCSADÁSI FÜZETEK

Környezetvédelmi technika és menedzsment oktatási segédlet

Légbeszívó és légtelenítő szelep. Légbeszívó és légtelenítő szelep DN 1" kis levegő mennyiséghez DN 2" / DN 50

Lemezgrafitos vasöntvények visszamaradó öntési feszültségének mérése és véges elemes szimulációja

DT320 x. Túlfeszültségvédő, 4 20 ma áramhurokhoz. Kezelési útmutató

Tüzeléstan kommunikációs dosszié TÜZELÉSTAN. LEVELEZŐ ANYAGMÉRNÖK ALAPKÉPZÉS törzsanyag TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

4.5. Villamos gyújtóberendezések (Ötödik rész)

Tangó+ kerámia tetõcserép

A felszíni vizek jellemző ár- és belvízi szennyeződése B.- A.- Z. megyében

MŰSZAKI ISMERETEK. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

DURATEC műanyag üvegezések maximális karcállósággal. Ipari szekcionált kapuk. Tervezési segédlet: jei kiadás

Lepárlás. 8. Lepárlás

8. Energiatermelő rendszerek üzeme

HD 150 HD 200 HD 300 HD 400 HD 500 HD 800 HD 1000 ÁLLÓ ELHELYEZÉSŰ, ZÁRTRENDSZERŰ, TÖBBCÉLÜ FELHASZNÁLÁSRA MELEGVÍZTÁROLÓK

A vas-oxidok redukciós folyamatainak termodinamikája

KBE-1 típusú biztonsági lefúvató szelep család

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

FOLYADÉKOK ÉS GÁZOK MECHANIKAI TULAJDONSÁGAI

Logano GE GE 615 kazánok. Öntöttvas kazánok kW. Fûtésben otthon vagyunk

Új, 50-es sorozat. Ipari szekcionált kapuk Tervezési segédlet: jei kiadás

ÖSSZESZERELÉSI ÉS KEZELÉSI ÚTMUTATÓ

TENGELYEK, GÖRDÜLŐCSAPÁGYAK (Vázlat)

Négyszög-keresztmetszetű Alégcsatorna-komponensek

SZAKDOLGOZAT. Gömbcsap működtető orsó gyártástervezése

7/2006. (V. 24.) TNM rendelet. az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról

4/26/2016. Légcsatorna hálózatok. Csillapítás. Hangterjedés, hangelnyelés légcsatorna hálózatokban

ACÉL TÉRRÁCSOS TETOSZERKEZET KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA

Remeha P 320. Olaj/gáz tüzelésű kazánok GÉPKÖNYV. Magyar 19/10/05

1. ZÁRTTÉRI TŰZ SZELLŐZETÉSI LEHETŐSÉGEI

1. gy. SÓ OLDÁSHŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA. Kalorimetriás mérések

ZALAEGERSZEG VÁROS LEVEGİTERHELTSÉGI SZINTJÉNEK CSÖKKENTÉSÉT SZOLGÁLÓ. Szombathely, 2013.

Korszerű szénerőművek a jövőben

DULCOMETER DMT Mérési adat: ph / redoxpotenciál / hőmérséklet

Súly ca. EN Hajlítószil. Súly ca. Páradiff.ell. szám μ. Nyomófesz. Hővez.ellenáll. (kg/m 2. R (m K/W) EN Hajlítószil. Hajlítószil.

Útmutató. a szakdolgozat elkészítéséhez. Szegedi Tudományegyetem Egészségtudományi és Szociális Képzési Kar. (ápoló szakirány számára)

K=1, tiszta anyagokról van szó. Példa: víz, széndioxid. Jelöljük a komponenst A-val.

ZRT. Légtechnikai rendszerek. Örvénysugaras befúvó WSA. Alkalmazási terület. Működési leírás. Gyártási méretek

Tudnivalók a füstgázelvezetéshez

TÓTH KÁLMÁN: SZEMLÉLETVÁLTOZÁS A CSÍPÖÍZÜLETI ARTRÓZIS MEGELŐZÉSÉBEN ÉS KEZELÉSÉBEN

Hővisszanyerés a sütödékben

A KŐZETMECHANIKAI LABORATÓRIUM AKKOR ÉS MA"

A villamos energiára vonatkozó uniós GPP-követelmények

ANYAGTÓL A SZERKEZETIG

SZESZMÉRŐ KÉSZÜLÉKEK

Síkban polarizált hullámok síkban polarizált lineárisan polarizált Síkban polarizált hullámok szuperpozíciója cirkulárisan polarizált

Felhasználói kézikönyv M1090 Marine típusú szelepmotor 3-utas szelepekhez

GÁZMINŐSÉGEK VIZSGÁLATA AZ EGYSÉGES EURÓPAI GÁZSZOLGÁLTATÁSI SZABVÁNY VONATKOZÁSÁBAN

TARTÁLYKOCSIRA SZERELT AUTOMATIKUS ÜZEMŰ SZINTMÉRŐ- RENDSZEREK

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

BME Villamos Energetika Tanszék Nagyfeszültségű Technika és Berendezések Csoport Nagyfeszültségű Laboratórium. Mérési útmutató

A 2008/2009. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának. feladatai és megoldásai fizikából. I.

MŰSZAKI ISMERETEK DR. CSIZMAZIA ZOLTÁN

A.15. Oldalirányban nem megtámasztott gerendák

Termékdifferenciálás. Modellek. Helyettesíthetıség és verseny. 13.elıadás: Monopolisztikus verseny és monopolista viselkedés

AZ RD-33 HAJTÓMŰ SZERKEZETI FELÉPÍTÉSÉNEK ISMERTETÉSE. Elektronikus tansegédlet az RD-33 hajtómű szerkezettani oktatásához

Integrált töltőlevegő-hűtő

TERVEZÉSI SEGÉDLET PREFA TETŐFEDÉSI RENDSZEREK

EXAMENUL DE BACALAUREAT

ZRT. Légtechnikai rendszerek. Variálható örvénybefúvó VD sorozat DN 315, DN 400. Alkalmazási terület. Működési leírás

Mérnöki Optimálás Példatár

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1998

JÁRMŰVEK FEDÉLZETÉN MEGKÖTÖTT SZÉNDIOXID LEHETŐSÉGÉNEK GAZDASÁGI ÉS KÖRNYEZETVÉDELMI ELEMZÉSE

Az infravörös spektroszkópia analitikai alkalmazása

Kerékpáros ruházati kisokos. avagy. Hogyan öltözzünk kerékpározáshoz?

Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a lemezkarosszéria alakítástechnológia tervezés-előkészítésének technológiai lépéseit!

REPÜLŐFEDÉLZETI TŰZFEGYVEREK LÖVEDÉK MOZGÁSÁNAK BALLISZTIKAI SZÁMÍTÁSA 2 BEVEZETÉS

TARTALOM. Általános feltételek 44. Anyagszükséglet 44. Elnevezések 45. Zsindelyigény felmérése 50. Tető előkészítése 51. Zsindely felrakás 53

Lépéshangszigetel termékcsalád

HIDRAULIKAI SZÁMÍTÁSOK AZ ÉPÜLETGÉPÉSZETBEN ÉS AZ ENERGETIKÁBAN

Beépítési útmutató Beépíthető hűtőfagyasztószekrények

5. Mérés Transzformátorok

Hosszú Zsuzsanna Körmendi Gyöngyi Tamási Bálint Világi Balázs: A hitelkínálat hatása a magyar gazdaságra*

Hőhordozóolaj-/forróvízszivattyú. Etanorm-RSY. Üzemeltetési/összeszerelési útmutató

MŰANYAGOK FELDOLGOZÁSA

O k t a t á si Hivatal

SZENT ISTVÁN EGYETEM

Átírás:

Iari kemencék CO emissziója Bíró Attila, Palotás Árád Bence Miskolci Egyetem Tüzeléstani és Hıenergia Tanszék Iari kemencéknél a nitrogénoxid kibocsátás mellett fontos kérdés a szénmonoxid emisszió kérdése. Az alábbiakban bemutatjuk a CO emisszió elméleti számításának egyensúlyi állaot kialakulását feltételezı egyszerősített menetét, majd kísérleti eredményeket közlünk valós kemencén történı mérés adatai alaján. CO emisszió egyszerősített számítása A CO bomlási reakciója: CO = CO + 0,5 H O (1) A reakció sebességét számszerősítı reakcióállandó: ahol K i, CO CO 1/ O CO =, () az i komonens arciális nyomása, mely számítható az i komonens koncentrációjából és az össznyomásból. i [ i] össz = () A kemence térnyomása a normál légköri nyomáshoz kéest általában elhanyagolható, ezért össznyomásként vehetjük a normál atmoszférikus nyomást, ami 101 35 Pa. 700-1400 C hımérséklettartományban a CO bomlásának reakcióállandója a következıké számítható [1]: ahol lg T K CO 14700, = 4,505, (3) T a hımérséklet K-ben. 1

(1) és (3) felhasználásával az ismert O és CO koncentrációkból számítható a keresett CO koncentráció: CO K =, (4), CO CO 1/ O [ CO] 10 = 14700 4,505 T össz [ CO ] [ O ] (5) Példaként a szerzık által fejlesztett NOx_v.3.1 szoftver alaértelmezett tüzelıanyag összetételéhez (9% CH 4,,5% H, 1,5% CO, 1,3% CO,,7% N ) és az alaértelmezett beállításokhoz (5% levegı felesleg) tartozó adatokkal a számunkra fontos két füstgázkomonens [3]: [CO ] = 9, % [O ] = 0,905 % T = 1673 K (1400 C) hımérsékleten tehát: [ CO] = 14700 14700 4,505 4,505 T 10 1673 össz [ CO ] [ O ] 10 = 9, = 0,16 m (6) 10135 0,905 Ez az érték gyakorlatilag nulla, ami egyensúlyi állaotban, O jelenlétében nem túl megleı. A arciális nyomások helyett az ismert koncentrációkból is számítható a reakcióállandó: K CO [ CO] [ O ] [ ] 1/ = (7) CO A reakcióállandó kifejezhetı Arrhenius egyenlet alakjában is: ahol E R T K = A T b e, (8) R =8,314 J/mol K, az egyetemes gázállandó

T a hımérséklet K-ben A konstansok értéke szakirodalmi adatok alaján []: A =,5 10 1 cm 3 /mol s b = 0 E = 10 5 J/mol A fenti adatokat a (7) és (8) egyenletekbe behelyettesítve a (6) eredményhez hasonlóan gyakorlatilag elhanyagolható CO emissziót kaunk. Az eredménynek az a magyarázata, hogy a fenti egyszerősített számítás nem veszi figyelembe az áramlástani, keveredési viszonyokat, ugyanakkor egyensúlyi állaotot feltételez. Oxigén felesleg esetén tehát ezzel a módszerrel CO emisszió nem számítható. Amennyiben a valós viszonyokat jobban leíró számításokra van szükség, nem kerülhetı meg a részletes kémiai kinetikai és áramlástani (CFD) modellek és szimulációs szoftverek alkalmazása. Lángnélküli égés hatásai A lángnélküli égés olyan tüzelési rendszer, ahol a tüzelıanyag és a levegı összekeverési sebességét annyira lelassítják, hogy kis lánghımérséklet maximumot tarthassanak a kemence munkaterében. Ez úgy valósítható meg, ha az égési hıfelszabadulás a kemencetér minden ontjában csak kevéssel haladja meg az égéstermékek által sugárzással és konvektív úton leadott hıt. Az elızıekben láttuk, hogy T = 1000 1600 K. hımérséklető kemenceterekben, n=1,05 levegıtényezıvel való tüzelés esetén, egyensúlyi állaotban, a távozó füstgázban csak nyomokba várható CO jelenléte. A lassú keverés azonban rontja az égési feltételeket, ami a kemencetérben olyan zónák megjelenését okozza, melyekben az égés nem tökéletes és helyi oxigénhiány lé fel. Ha ezek a zónák elérik a füstgázkiléés helyét, a kemence CO emissziója jelentısen túlléheti a megengedett 100 mv határértéket. A Tüzeléstechnikai Kutató Intézetben kifejlesztett (196-ben szabadalmaztatott, 1963-tól a Kohászati Gyáréítı Vállalat által éített) és az 1-3 ábrákon bemutatott, kereszttüzeléső tolókemence éldája jól szemlélteti ezt a jelenséget A kemence kétrétegő gázatmoszférával mőködik. A betét felületét a kemence hossztengelyével árhuzamosan áramló, levegıhiánnyal elégetett gáz védi az oxidálódástól, míg az elliszis keresztmetszető munkatér falai mentén, keresztirányban tökéletes égéssel elıállított, nagyhımérséklető gázok forognak és távoznak az oldalfalakon kialakított füstcsatorna nyílásokon át. A kemencében elkülönül a redukáló hatású, és a betét által vezetett védıgáz és a körülötte, a centrifugális erı miatt a falra taadva forgó védıgáz. A védıgáz elemzése azt mutatta, hogy a kemence végén a védıgáz nemcsak 1 % CO-t, hanem 30 g/m 3 kormot is tartalmazott. Ezt úgy szüntettük meg, hogy a 800 C betéthımérsékleti zónában az oldalfalba éített, a kemence oldalfalára merıleges irányú levegıfúvókákkal a védıgázt lefújtuk a betét felületérıl, és az oldalégıket ezen a szakaszon nagyobb levegıtényezıvel üzemeltetve, elégettük. 3

3 4 5 1 1. Hossztengelyben a betétre tüzelés, n=0,5. Lemezbugák a munkatérben 3. Oldalégık atmoszférájának (n=1,1) el- Húzó nyílásai. 4. Vízhőtéses sínek 5. Alsó tér vedıgázégıi (n=0,5) 6. Füstcsatornák a kemence két oldala alatt. 6 1. ábra. Kétrétegő atmoszférával mőködı tolókemence függıleges keresztmetszete. ábra. Felsı védıgázégık az 1. ábra szerinti tolókemence homlokfalán 3. ábra: Főtıgázégık az 1. ábra szerinti tolókemence oldalfalain A lassú keverés és a láng hı-vesztesége okozta CO dúsulási hatást a 4. ábrán látható kísérleti berendezéssel vizsgáltuk. 4

50 mm vastag szálas tőzállóanyag táblák, melyek egymástól való távolsága 30-80 mm között fokozat nélkül állítható Laos lángú földgázégı, -10 m3/h Gáz és levegı Ellátás és szabályozás A szálas tőzállóanyag táblákban 50 mm. távolságeloszlással furatok a hımérséklet és a gázösszetétel mérése céljából. Oxigén és CO elemzést végeztünk minden furaton át. Távolságok az égı tengelytıl 100-400 mm, 50 mm-es lécsıkkel. Az elemzések eredményeit lásd az 5.ábrán. 4. ábra. CO vizsgáló kísérleti berendezés A vizsgálatok eredményeit az 5. ábra foglalja össze. Füstgáz-hımérséklet, C Földgáz-levegı CO, NO x tartalom mv, O % Távolság az égıtengelytıl 5. ábra. A 4. ábrán látható kísérleti berendezés mérési adatai Az eredmények azt mutatták, hogy az égéstermékek a kemencék üzemi körülményei között tartalmazhat jelentıs mennyiségő szénmonoxidot. Ilyenkor a kemencékben a kémiai egyensúly idı hiányában még nem alakulhat ki, és bár a távozó füstgázban még igen nagy 5

légfelesleg, (a kísérleteknél n = 1,35!), a kemencébıl távozó füstgáz CO tartalma közel megegyezett a füstgáz NO x tartalmával, (kb. 80 mg/m 3 ). Összegzés Az iari gyakorlat szerint, állandósult üzemi körülmények között nem jellemzı, hogy gáztüzeléső kemencékben szénmonoxid emissziós roblémák lénének fel. Ilyen körülmények között korlátozottan akár az egyszerősített, egyensúlyi számítások által eredményül kaott koncentráció érték is használható. Fokozott figyelmet kell azonban fordítani a hideg kemence indításakor, léghiányos tüzeléskor, hideg betét berakásakor kialakuló erısen instacioner viszonyokra, mert ilyenkor határértéket elérı, vagy meghaladó CO emisszió is kialakulhat. Ilyen esetekben az egyszerősített egyensúlyi számítások nem alkalmazhatók, helyettük a részletes kinetikát és áramlási viszonyokat is figyelembe vevı modelleket (l. CFD) javasolt alkalmazni. Irodalom [1] W. Harbeck, U. Guth: Ermittlung der Ausbrandgrenzen von Gasflammen mit Hilfe gasotentiometrischer Bestimmungsmethoden. Gaswärme international 39 (1990) Heft 1/,. 10-4 [] J. Warnatz, U. Maas, R. W. Dibble: Combustion, 3rd ed., Sringer-Verlag, 001 [3] Bíró A., Palotás Á. B.: Iari kemencék komlex tervezése Hıerıgéek és környezetvédelem 8. Nemzetközi Konferencia, Balatonfüred, 007. május 8-30. 6