The Method of Nitrogen Oxide Emission Reduction During the Combustion of Gaseous Fuel in Municipal Thermal Power Boilers

• Autorzy: Janta-Lipińska Sylwia

Warianty tytułu

PL

Metoda zmniejszenia emisji tlenków azotu przy spalaniu paliwa gazowego w kotłach miejskiej energetyki cieplnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The nitrogen oxides in a flame of burning fuel can be created by many mechanisms. The amount of NOx concentration emitted to the ground atmosphere mainly depends on the type of fuel burned in the industrial and heating boilers. Changes in the country's thermal policy and requirements that are set for us by the European Union States are forcing us to reduce greenhouse gas emissions. Directed metered ballast method is one of the most attractive techniques for reducing NO_x emissions. In recent years, moisture injection technology is still investigated on low and medium power thermal power boilers operating on gaseous fuel. The goal of this work was to perform the investigations of the process of a moisture injection into the zones of decisive influence (ZDI-I and ZDI-II) on steam and water boilers: DKVR 10-13, DKVR 20-13, DE 25-14 and PTVM-50. The obtained results clearly show how the proposed method affects NO_x reduction and boiler efficiency.

PL

Tlenki azotu w płomieniu palącego się paliwa mogą powstawać na drodze wielu mechanizmów. Ilość emitowanego do przyziemnej warstwy atmosfery stężenia NO_x wynika przede wszystkim z rodzaju spalanego w kotłach przemysłowo-grzewczych paliwa. Zmiany w polityce cieplnej kraju oraz wymagania stawiane nam przez Państwa Unii Europejskiej zmuszają na do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych. Metoda skierowanego dozowanego balastowania jest jedną z najbardziej atrakcyjnych technik ograniczania emisji NO_x. W ostatnich kilku latach technologia wtrysku wilgoci badana jest na kotłach energetyki cieplnej małej i średniej mocy pracujących na paliwie gazowym. Celem pracy są badania eksperymentalne procesu wtrysku wilgoci do stref decydującego wpływu (ang. zone of decisive influence ZDI-I oraz ZDI-II) na kotłach parowych i wodnych: DKVR 10-13, DKVR 20-13, DE 25-14 oraz PTVM-50. Uzyskane wyniki pokazują, w jaki sposób proponowana metoda wpływa na redukcję NO_x oraz wydajność.

Słowa kluczowe

EN

emission; combustion; dosed directional ballasting method; mono flame; nitrogen oxides

PL

emisja; spalanie; metoda skierowanego dozowanego balastowania; mono-płomień; tlenki azotu

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2020
• Tom: Tom 22, cz. 1
• Strony: 376--390
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Janta-Lipińska Sylwia

• Koszalin University of Technology, Poland

Bibliografia

• Dal Secco, S., Juan, O., Louis-Louisy, M., Lucas, J.Y., Plion, P., Porcheron, L. (2015). Using a genetic algorithm and CFD to identify low NOx configurations in an industrial boiler. Fuel, 158, 672-683. DOI: 10.1016/j.fuel.2015.06.021.
• Gradoń, B. (2003). Rola podtlenku azotu w modelowaniu emisji NO z procesów spalania paliw gazowych w piecach wysokotemperaturowych. Gliwice: Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej.
• Herdzik, J., & Noch, T. (2018). Ballast Water Management Systems on Vessels. The Water Cleanliness Requirements of New D-2 Standard Versus the Expectations. Rocznik Ochrona Srodowiska, 20, 647-661.
• Janta-Lipińska, S. & Shkarovskiy, A. (2018). The study on decreasing of nitrogen oxides emission carried out on DKVR 10-13 industrial heating boilers. E3S Web of Conferences, 44. DOI: 10.1051/e3sconf/20184400056.
• Janta-Lipińska, S. & Shkarovskiy, A. (2020a). Investigations of nitric oxides reduction in industrial-heating boilers with the use of the steam injection method. Archives of Environmental Protection, 46(2), 100-107. DOI: 10.24425/aep.2020.133480.
• Janta-Lipińska, S. & Shkarovskiy, A. (2020b). Investigations of advantages of simultaneous combustion of natural gas and mazout in medium power steam boilers. Journal of Engineering Thermophysics, 29(2), 331-337. DOI: 10.1134/S1810232 820020149.
• Jemieljanow, A. A. (1992). Development of injection devices to suppress nitrogen oxides when burning gas and mazout in boiler hearths. Sankt-Petersburg.
• Kormilitsyn, V. I. & Ezhov, V. S. (2013). Studying the Removal of Nitrogen Oxides from Boiler Flue Gases in Firing Natural Gas. Thermal Engineering, 60(2), 147-152.
• Konieczyński, J., Komosiński, B., Cieślik, E., Konieczny, T., Mathews, B., Rachwał, T., Rzońca, G.. (2017). Research into Properties of Dust from Domestic Central Heating Boiler Fired with Coal and Solid Biofuels. Archives of Environmental Protection, 43(2), 20-27. DOI: 10.1515/aep-2017-0019.
• Krawczyk, P. (2016). Experimental investigation of N2O formation in selective non-catalytic NOx reduction processes performed in stoker boiler. Polish Journal of Chemical Technology, 18(4), 104-109. DOI: 10.1515/pjct-2016-0078.
• Kuropka, J. (2010). Reduction of Nitrogen Oxides from Boiler Flue Gases. Environment Protection Engineering, 36(2), 111-122.
• Lee, C., Jou, C.G., Tai, H., Wang, C., Hsieh, S., Wang, H.P. (2006). Reduction of Nitrogen Oxide Emission of a Medium-Pressure Boiler by Fuel Control. Aerosol and Air Quality Research, 6(2), 123-133. DOI: 10.4209/aaqr.2006.06.0002.
• Man, C. K., Gibbins, J. R., Witkamp, J. G.., Zhang, J. (2005). Coal characterization for NOx prediction in air-staged combustion of pulverised coals, Fuel, 84(17), 2190-2195. DOI: 10.1016/j.fuel.2005.06.011.
• Park, H. Y., Baek, S. H., Kim, Y. J., Kim, T. H., Kang, D. S., Kim, D. W. (2013). Numerical and experimental investigations on the gas temperature deviation in a large scale, advanced low NOx, tangentially fired pulverized coal boiler. Fuel, 104, 641-646. DOI: 10.1016/j.fuel.2012.06.091.
• Pavlenko, A., Szkarowski, A., Janta-Lipińska, S. (2014). Research on Burning of Water Black Oil Emulsions. Rocznik Ochrona Środowiska, 16, 376-385.
• Shkarovskiy, A.L., Novikov, O.N., Novikova, A.V., Polushhkin, V.I. (2016). Development of a new family of intelligent control systems of combustion quality. Modern High Technologies, 12, 556-561.
• Sigal, I.J. (1988). Air protection during fuel combustion. Leningrad: Nedra.
• Szkarowski, A. (2002). Principles of Calculation at Suppression of NOx Formation by a Method of the Dosed Directed Injection of a Water Ballast. Rocznik Ochrona Środowiska, 4, 365-378.
• Szkarowski, A. (2003). Detailed Problems of the Effective and Ecologically Clean Combustion of Fuel in the Pre-grates of the Furnaces. Rocznik Ochrona Środowiska, 5, 67-78.
• Szkarowski, A. & Janta- Lipińska, S. (2009). Automatic Control of Burning Quality of Solid Fuel in Industrial Heating Boilers. Rocznik Ochrona Środowiska, 11, 241-255.
• Szkarowski, A. & Janta-Lipińska, S. (2011). Modeling of Optimum Burning of Fuel in Industrial Heating Boilers. Rocznik Ochrona Środowiska, 13, 511-524.
• Szkarowski, A. & Janta-Lipińska, S. (2013). Examination of Boiler Operation Energyecological Indicators During Fuel Burning with Controlled Residual Chemical Underburn. Rocznik Ochrona Środowiska, 15, 981-995.
• Szkarowski, A. (2014). Spalanie gazów. Teoria, praktyka, ekologia. WNT
• Szkarowski, A. & Janta-Lipińska, S. (2015). Experimental Research vs. Accuracy of the Elaborated Model. Rocznik Ochrona Środowiska, 17, 576-584.
• Szkarowski, A., Janta-Lipińska, S., Gawin, R. (2016). Reducing Emissions of Nitrogen Oxides from DKVR Boilers. Rocznik Ochrona Środowiska, 18, 565-578.
• Szkarowski, A., Janta-Lipińska, S., Dąbrowski, T. (2018). Research on Co-combustion of Gas and Oil Fuels. Rocznik Ochrona Środowiska, 20, 1515-1529.
• Szyszlak-Bargłowicz, J., Zając, G., Słowik, T. (2015). Hydrocarbon Emissions during Biomass Combustion. Polish Journal of Environmental Studies, 24(3), 1349-1354. DOI: 10.15244/pjoes/37550.
• Szyszlak-Bargłowicz, J., Zając, G.., Słowik, T. (2017). Research on Emissions from Combustion of Pellets in Agro Biomass Low Power Boiler. Rocznik Ochrona Środowiska, 19, 715-730
• Tsyrulnikow, L.M. (1980). Methods for reducing the formation of toxic and corrosive combustion products of natural gas and fuel oil. Overview information WNIIE Gazprom. Series: The most important scientific and technical problems of the gas industry.
• Wilk, M., Magdziarz, A., Kuźnia, M., Jerzak, W. (2010). The reduction of the emission of NOx in the heat-treating furnaces. Metallurgy and Foundry Engineering, 36, 47-54.
• Xu, H., Smoot, L. D., Hill, S. C. (1999). Computational model for NOx reduction by advanced reburning. Energy & Fuels, 13(2), 411-420. DOI: 10.1021/ef980090h.
• Xue, S., Hui, S. E., Liu, T. S., Zhou, Q. L., Xu, T. M., Hu, H. L. (2009). Experimental investigation on NOx emission and carbon burnout from a radially biased pulverized coal whirl burner. Fuel Processing Technology, 90(9), 1142-1147. DOI: 10.1016/j.fuproc.2009.05.011.
• Zając, G., Szyszlak-Bargłowicz, J., Słowik, T., Wasilewski, J., Kuranc, A. (2017). Emission Characteristics of Biomass Combustion in a Domestic Heating Boiler Fed with Wood and Virginia Mallow Pellets. Fresenius Environmental Bulletin, 26(7), 4663-4670.
• Zandeckis, A., Blumberga, D., Rochas, C., Veidenbergs, I., Silins, K. (2010). Methods of Nitrogen Oxide Reduction in Pellet Boilers, Scientific Journal of RTU, Environmental and Climate Technologies, 4, 123-129.
• Zeldovich, J. (1946). The oxidation of nitrogen in combustion and explosions. European Physical Journal A. Hadrons and Nuclei, 21, 577-628.
• Zhang, X., Zhou, J., Sun, S., Sun, R., Qin, M. (2015). Numerical investigation of low NOx combustion strategies in tangentially-fired coal boilers. Fuel, 142, 215-221. DOI: 10.1016/j.fuel.2014.11.026.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).