Pilih Teknologi Kontrol NOx yang Tepat

Sebagian besar kawasan perkotaan industri utama di AS tidak dapat memenuhi Standar Kualitas Udara Ambien Nasional (NAAQS) untuk ozon. Studi atmosfer telah menunjukkan bahwa pembentukan ozon adalah hasil dari serangkaian reaksi kimia yang kompleks yang melibatkan senyawa organik yang mudah menguap (VOC) dan nitrogen oksida (NOx). Studi tersebut menunjukkan bahwa banyak daerah perkotaan dengan rasio VOC/NOx lebih besar dari 15:1 dapat mengurangi tingkat ozon ambien hanya dengan mengurangi emisi NOx. Oleh karena itu, banyak negara bagian menerapkan peraturan kontrol NOx untuk perangkat pembakaran untuk mencapai kepatuhan dengan standar ozon NAAQS.

Artikel ini membahas tentang karakterisasi emisi NOx dari alat pembakaran industri. Ini kemudian memberikan panduan tentang cara mengevaluasi teknologi alwepo.com kontrol NOx yang berlaku dan memilih metode kontrol yang sesuai.

Mengkarakterisasi Emisi

Sebagian besar perangkat pembakaran industri belum diuji untuk menetapkan tingkat emisi NOx dasar mereka. Sebaliknya, emisi NOx dari unit-unit ini telah diperkirakan secara sederhana menggunakan berbagai faktor. Mengingat peraturan baru-baru ini, bagaimanapun, adalah wajib bahwa emisi NOx dari unit yang terkena dampak sekarang diketahui dengan pasti. Ini akan menetapkan status kepatuhan setiap unit saat ini dan memungkinkan definisi teknologi kontrol yang berlaku biaya untuk unit-unit yang akan memerlukan modifikasi untuk mencapai kepatuhan.

Oleh karena itu, penting untuk menguji setiap perangkat pembakaran untuk memverifikasi karakteristik emisi NOx-nya. Proses pengujian harus disederhanakan untuk memberikan informasi yang tepat waktu dan diperlukan untuk membuat keputusan mengenai penerapan teknologi kontrol NOx.

Pendekatan dasarnya adalah memilih satu perangkat dari kelas unit (yaitu, dengan desain dan ukuran yang sama) untuk pengujian karakterisasi (NOx, CO2, dan 02). Pengujian dilakukan pada tiga titik beban yang mewakili rentang operasi normal unit, dengan pengujian variasi kelebihan oksigen dilakukan pada setiap titik beban. Gambar 1 mengilustrasikan hasil uji karakterisasi yang khas. Unit yang tersisa di kelas diuji hanya pada satu titik beban, pada atau mendekati beban penuh.

Data operasional yang diperoleh selama pengujian, bersama dengan data NOx dan CO, digunakan untuk menentukan status kepatuhan setiap unit, serta teknologi kontrol NOx yang berlaku untuk perangkat yang harus dimodifikasi. Dalam kebanyakan kasus, pendekatan ini akan memungkinkan beberapa unit untuk diuji dalam satu hari dan menyediakan data operasional yang diperlukan insinyur untuk mengevaluasi dengan benar potensi teknologi kontrol NOx.

Konsep dasar

Standar teknologi kontrol (RACT) yang tersedia secara wajar untuk emisi NOx didefinisikan dalam batasan emisi, seperti 0,2 lb NOx/MMBtu, daripada mewajibkan teknologi kontrol NOx Spesifik. Bergantung pada bahan bakar yang ditembakkan dan desain perangkat pembakaran, segudang teknologi kontrol mungkin merupakan opsi yang layak. Sebelum memilih RACT untuk perangkat pembakaran tertentu, perlu dipahami bagaimana emisi NOx terbentuk sehingga strategi pengendalian yang tepat dapat dirumuskan.

Emisi NOx yang terbentuk selama proses pembakaran merupakan fungsi dari komposisi bahan bakar, mode operasi, dan desain dasar boiler dan peralatan pembakaran. Masing-masing parameter ini dapat memainkan peran penting dalam tingkat akhir emisi NOx.

Pembentukan NOx dikaitkan dengan tiga mekanisme berbeda:

1. Pembentukan NOx Termal;

2. Prompt (yaitu. pembentukan cepat) NO formasi; dan

3. Pembentukan NOx Bahan Bakar.

Masing-masing mekanisme ini didorong oleh tiga parameter dasar – suhu pembakaran, waktu di atas suhu ambang batas dalam atmosfer yang mengoksidasi atau mereduksi, dan turbulensi selama pembakaran awal.

Pembentukan NOx termal dalam gas-, minyak-. dan perangkat berbahan bakar batubara hasil dari fiksasi termal nitrogen atmosfer di udara pembakaran. Penyelidikan awal pembentukan NOx didasarkan pada analisis kinetik untuk pembakaran bahan bakar gas. Analisis oleh Zeldovich ini menghasilkan persamaan tipe Arrhenius yang menunjukkan kepentingan relatif waktu, suhu, dan konsentrasi oksigen dan nitrogen pada pembentukan NOx dalam nyala api pra-campuran (yaitu, reaktan dicampur secara menyeluruh sebelum pembakaran).

Sementara pembentukan NOx termal dalam perangkat pembakaran tidak dapat benar-benar ditentukan menggunakan hubungan Zeldovich, hal itu menggambarkan pentingnya faktor utama yang Mempengaruhi pembentukan NOx termal, dan bahwa pembentukan NOx meningkat secara eksponensial dengan suhu pembakaran di atas 2.800 °F.

Laju pembentukan NOx yang diukur secara eksperimental di dekat zona nyala lebih tinggi daripada yang diprediksi oleh hubungan Zeldovich. NO yang terbentuk dengan cepat ini disebut sebagai NO prompt. Perbedaan antara nilai NOx termal yang diprediksi dan diukur dikaitkan dengan asumsi penyederhanaan yang digunakan dalam penurunan persamaan Zeldovich, seperti asumsi kesetimbangan bahwa O = 02. Di dekat zona api hidrokarbon-udara, konsentrasi radikal yang terbentuk , seperti O dan OH, dapat melebihi nilai kesetimbangan, yang meningkatkan laju pembentukan NOx. Namun, pentingnya NO cepat dalam emisi NOx dapat diabaikan dibandingkan dengan NOx termal dan bahan bakar.

Ketika nitrogen dimasukkan ke dalam bahan bakar, karakteristik yang sama sekali berbeda diamati. NOx yang terbentuk dari reaksi nitrogen bahan bakar dengan oksigen disebut bahan bakar NOx. Bentuk paling umum dari nitrogen bahan bakar adalah nitrogen organik terikat hadir dalam bahan bakar cair atau padat di mana atom nitrogen individu terikat pada karbon atau atom lain. Ikatan ini lebih mudah putus daripada ikatan N2 diatomik sehingga laju pembentukan NOx bahan bakar bisa jauh lebih tinggi daripada NOx termal. Selain itu, setiap senyawa nitrogen (misalnya, amonia) yang dimasukkan ke dalam tungku bereaksi dengan cara yang hampir sama.

Bahan bakar NOx jauh lebih sensitif terhadap stoikiometri daripada kondisi termal. Untuk alasan ini, perawatan termal tradisional, seperti resirkulasi gas buang dan injeksi air, tidak secara efektif mengurangi emisi NOx dari pembakaran bahan bakar cair dan padat.

Emisi NOx dapat dikontrol baik selama proses pembakaran atau setelah pembakaran selesai. Teknologi kontrol pembakaran bergantung pada teknik staging udara atau bahan bakar untuk memanfaatkan kinetika pembentukan NOx atau memperkenalkan inert yang menghambat pembentukan NOx selama pembakaran, atau keduanya. Teknologi kontrol pasca-pembakaran bergantung pada pengenalan reaktan dalam rezim suhu tertentu yang menghancurkan NOx baik dengan atau tanpa menggunakan katalis untuk mempromosikan penghancuran.

Kontrol Pembakaran

Teknologi kontrol pembakaran yang paling sederhana adalah operasi udara berlebih rendah–yaitu, mengurangi tingkat udara berlebih ke titik beberapa kendala, seperti pembentukan karbon monoksida, panjang nyala api, stabilitas nyala api, dan sebagainya. Sayangnya, operasi dengan udara berlebih yang rendah telah terbukti hanya menghasilkan pengurangan NOx yang moderat, jika ada.

Tiga teknologi yang telah menunjukkan keefektifannya dalam mengendalikan emisi NOx adalah pembakaran off-stoikiometrik. pembakar NOx rendah, dan pengurangan suhu pembakaran. Dua yang pertama berlaku untuk semua bahan bakar, sedangkan yang ketiga hanya berlaku untuk gas alam dan minyak bahan bakar dengan kandungan nitrogen rendah.

Off-stoikiometrik, atau bertahap, pembakaran dicapai dengan memodifikasi stoikiometri zona pembakaran primer – yaitu, rasio udara/bahan bakar. Ini dapat dicapai secara operasional atau dengan modifikasi peralatan.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *