Fyzika a klasická energetika

Článků v rubrice: 254

Jak se odstraňují oxidy dusíku

Ovzduší tzv. civilizovaných oblastí světa znečišťují chemikálie a aerosol, které si „civilizovaný“ člověk sám vyrábí – provozem průmyslových provozů, dopravou, energetikou… K látkám znečišťujícím životní prostředí patří i oxidy dusíku souhrnně označované NOx.

Fotogalerie (5)
Strojovna Elektrárny Počerady

Oxidy dusíku představují především dva druhy oxidů dusíku, a to oxid dusnatý NO a oxid dusičitý NO2. Na emisích NOx se podílejí zdroje stacionární (teplárny, elektrárny, domácí topeniště atd.) a zdroje mobilní (motory dopravních prostředků). Rozložení tvorby emisí NOx podle typů zdrojů je pro každý stát odlišné. V zemích s vysokým rozvojem automobilismu je podíl mobilních zdrojů znečištění až 60 %, v České republice je to asi 20 %.

Při spalování fosilních paliv vznikají NOx oxidací dusíku chemicky vázaného v palivu a molekulárního dusíku obsaženého ve vzduchu, který se účastní spalovacího procesu. U kotlů větších výkonů směs NOx tvoří přibližně 95 % NO a 5 % NO2.

Metody snižování NOx
V uhelných elektrárnách se uhlí před spálením semele na prášek, který se spaluje pomocí speciálních hořáků. Do hořáků, kterých je v topeništi vždy několik, se vhání směs uhelného prášku se vzduchem. Další vzduch se pak přidává pro optimální spalování.

Spalovací proces je složitý fyzikálně chemický jev, který nedokážeme zcela přesně matematicky modelovat. Proto nedokážeme z pohledu co nejnižší tvorby emisí NOx spalovací proces ani zcela přesně teoreticky řídit. Přesto se postupným praktickým ověřováním podařilo vyvinout postupy, vedoucí ke snížení tvorby NOx již při spalování. Rovněž tak vznikly metody zachycující NOx vzniklé spalováním paliva. Metody snižovaní NOx dělíme do dvou základních kategorií:

  • primární metody – potlačování vzniku NOx během spalování,

  • sekundární metody – následné odstraňování NOx ze spalin.

Primární metody
Primární metodyvyužívají znalostí o vzniku NOx. Z analýzy vyplývá, že během spalovacího procesu lze tvorbu NOx snížit třemi hlavními způsoby: snížením spalovací teploty, snížením koncentrace O2 v plameni a zkrácením doby pobytu reagujících látek v oblastech s příznivými podmínkami pro vznik NOx.

V praxi se zpravidla nepoužívá jen jeden způsob samostatně (snížení produkce NOx pod zákonný limit se dosáhne jen výjimečně), ale jejich kombinace. Provádí se regulace množství spalovacího vzduchu, úprava konstrukce hořáků, recirkulace spalin, chlazení plamene vzduchem, stupňování přívodu paliva apod. Při úpravách provozovaných spalovacích zařízení lze dosáhnout snížení NOx o 40 až 60 % za relativně nízkých nákladů.

Sekundární metody
Sekundární metody odstraňují již vzniklý NOx ze spalin. Metod existuje několik typů, ale nejvíce používané jsou selektivní nekatalytická redukce (SNCR) a selektivní katalytická redukce (SCR).

Selektivní nekatalytická redukce spočívá ve vytvoření redukčních podmínek, při kterých do kotle vstřikovaný čpavek nebo močovina selektivně (přednostně) snižuje oxidy dusíku za vzniku elementárního dusíku a vodní páry. Účinnost snížení NOx dosahuje 40 až 60 %. Charakteristickým znakem této metody je, že probíhá v kotli v oblasti teplot 900 až 1 050 °C.

Použití čpavku jako redukčního činidla má některé nevýhody. Čpavek je zdraví nebezpečná látka, vyžadující složitější technologická zařízení pro skladování a manipulaci. Při jeho úniku je okolí obtěžováno zápachem, vzniklé sloučeniny čpavku a síry mohou vytvářet nežádoucí nánosy na strojním zařízení. Z těchto důvodů se používá místo čpavku močovina.

Selektivní katalytická redukce se zakládá na stejných chemických reakcích jako předchozí nekatalytická redukce. Díky katalyzátoru však reakce probíhají při teplotách 300 až 400 °C. Čpavek nebo močovina se vstřikují do spalin, které se následně vedou do katalyzátorového reaktoru, ve kterém se oxidy dusíku, obsažené ve spalinách, opět změní na dusík a vodní páru. Účinnost snížení NOx je vysoká – 80 až 90 %. Katalyzátory se nejčastěji vyrábějí z oxidů vanadu, molybdenu, wolframu a jejich kombinací.

DENOX v Elektrárně Počerady

Ekologizace Elektrárny Počerady představuje realizaci primárních i sekundárních opatření. V prvním případě půjde o montáž dalšího pásma dohořívacího vzduchu do kotlů, tak aby se zajistilo vykrytí průřezu topeniště právě proudy dohořívacího vzduchu i při sníženém výkonu kotle. Ve druhém se bude po úpravách spalovacích systémů do práškových kotlů na hnědé uhlí vstřikovat močovina.

Nejprve se instalují a smontují společná zařízení pro čtyři takto modernizované výrobní bloky. Vše proběhne za jejich běžného provozu. Půjde o nádrže, napouštěcí zařízení a potrubí rozvodu na jednotlivé bloky, které v budoucnu umožní vstřikování močoviny do kotlů. Pak se technologie při odstávce jednotlivých bloků dokončí. Jako první se odstaví výrobní blok 3. Poté budou na nezbytně dlouhou dobu odstaveny výrobní bloky 2, 5 a 4. Pokud půjde vše tak, jak má, práce budou trvat vždy okolo padesáti dnů.

„Další pásmo dohořívacího vzduchu zajistí spolu s řízením rozvrstvení vzduchu snížení úletu NOx ze současných 650 na 400 mg/m3. Sekundárním opatřením pak bude vstřikování močoviny do kotlů. Močovina v prášku se k nám bude dovážet cisternami a přefukovat do speciálních nádrží, v nichž se v určitém poměru smíchá s vodou. Poté se bude potrubím vstřikovat do kotlů. Voda se zákonitě odpaří a vlastní močovina pak dokáže snížit úlet NOx na méně než 200 mg/m3,“říká Jiří Kulhánek, technický ředitel Elektrárny Počerady, a. s.

Elektrárna splní směrnici EU s předstihem

Od roku 2016 bude platit směrnice Evropské unie ukládající všem zdrojům s instalovaným výkonem nad 50 MW snížení emisí oxidů dusíku na hodnotu pod 200 mg/m3. Díky své modernizaci splní Elektrárna Počerady tento nový ekologický standard již o rok dříve.

Významné snížení ekologické zátěže v podobě poklesu emisí oxidů dusíku až o 60 % se projeví zejména v oblasti Lounska a Mostecka. Investiční akci modernizace Elektrárny Počerady, a. s., za 250 milionů korun zajišťuje pro Skupinu ČEZ takzvaně na klíč brněnská společnost Alstom.

(red)
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Fyziklání 2024 - výsledky

Jako každý rok se i letos dne 16. 2. 2024 v Praze na letňanském výstavišti PVA EXPO Praha konala mezinárodní týmová fyzikální soutěž s názvem Fyziklání. Organizátorem již 18.

Baterie vydrží 50 let bez dobíjení

Vědci v Číně sestrojili jadernou baterii, která dokáže vyrábět energii až 50 let bez dobíjení. BV100 od společnosti Betavolt je menší než mince a obsahuje radioaktivní izotop niklu, který ...

Unikátní izraelský chladicí systém v Hodoníně

Dosavadní průtočné chlazení elektrárny Hodonín vodou z řeky mělo hlavně v létě omezenou kapacitu. Po několikaměsíčním testu přešel do ročního zkušebního provozu nový chladicí systém.

Výběr střední školy: Plno mají i učiliště

Na střední školy míří početně nejsilnější generace za poslední léta. V loňském roce se tisíce žáků nedostaly ani na „učňák“.

Nanosatelit a horkovzdušný balón pro nouzové širokopásmové připojení kdekoli

Výzkumný tým katalánské univerzity navrhuje komunikační systém umožňující záchranným službám pracovat bezpečně v obtížných situacích.

Nejnovější video

Jak funguje PCR test na coronavirus

Krásně a jednoduše vysvětleno se srozumitelnými animacemi. V angličtině.

close
detail