Spalanie przemysłowe

Spalanie przemysłowe, a kwestia ochrony środowiska: Główny obszar badawczy dla firmy Babcock Wanson

 

W ostatnich latach (a w szczególności od powstania Protokołu z Kioto w 1997 roku) problem negatywnego wpływu spalania przemysłowego na środowisko naturalne, a w rezultacie – emisji gazów cieplarnianych, stał się głównym zagadnieniem do rozwiązania dla sektora przemysłowego.

Spalanie paliw kopalnych jest głównym źródłem pozyskiwania energii dla przemysłu. Stanowi ono podstawę wielu procesów przemysłowych; jest konieczne, nieodzowne, ale jednocześnie generuje wiele zagrożeń dla środowiska naturalnego.

Firma Babcock Wanson, będąca czołowym światowym dostawcą rozwiązań dla spalania przemysłowego, traktuje zagadnienia ochrony środowiska priorytetowo. Jesteśmy bezpośrednio zaangażowani w realizację długoterminowego celu, jakim jest ograniczenie używania paliw kopalnych w przemyśle, zmniejszenie śladu węglowego oraz dążenie do rozwoju zrównoważonego przemysłu w zrównoważonym świecie.

Negatywne zjawiska generowane przez palniki przemysłowe można podzielić na dwie główne kategorie: emisję CO₂ z jednej strony oraz emisję innych zanieczyszczeń (metan, tlenki siarki, tlenki azotu) z drugiej.

CO₂ uwalniany jest w wyniku reakcji utleniania pomiędzy tlenem zawartym w powietrzu do spalania, a węglem, zawartym w paliwach kopalnych, a wynikiem tej reakcji jest powstawanie energii cieplnej. Dwutlenek węgla w dużej mierze odpowiedzialny jest za globalne ocieplenie i stanowi problem do rozwiązania, z którym boryka się przemysł.

Emisje zanieczyszczeń szkodliwych dla zdrowia ludzkiego, czy bioróżnorodności, stanowią drugą kategorię zagrożeń powodowanych przez spalanie przemysłowe. Wśród najgroźniejszych zanieczyszczeń można wymienić: metan (CH₄), dwutlenek siarki (SO₂), czy tlenki azotu (NOx). Tlenki azotu stanowią obecnie główne zagadnienie, nad rozwiązaniem którego pracuje przemysł, wraz z przedstawicielami administracji państwowej. Tlenki azotu (NOx) obejmują: tlenek azotu NO, dwutlenek azotu NO₂ i podtlenek azotu N₂O. Pod kątem ludzkiego zdrowia, największe zagrożenie stanowi dwutlenek azotu (NO₂), który może wspomagać występowanie chorób układu oddechowego. W środowisku naturalnym tlenki azotu powodują kwaśne odczyny opadów atmosferycznych, co prowadzi do zakwaszenia gleby i wody oraz wymierania lasów.

W konsekwencji, zarysowały się dwa główne obszary prac, których celem jest opracowanie rozwiązań zmniejszających wpływ procesów przemysłowych na środowisko naturalne: zmniejszenie zużycia paliw kopalnych lub zastąpienie ich alternatywnymi źródłami energii, o obniżonej emisyjności CO₂ oraz opracowanie innowacyjnych rozwiązań, ograniczających powstawanie tlenków azotu.

Firma Babcock Wanson projektuje i produkuje również własne palniki, które są optymalnie dobrane do kotłów, gwarantując idealną synergię. Wynikająca z tego faktu, unikatowa w skali światowej, wiedza ekspercka, umożliwia nam całościowe spojrzenie na problem spalania przemysłowego i stawianie mu czoła w innowacyjny i wydajny sposób.

Innowacja w służbie ochrony środowiska

Spalanie wysokiej jakości musi charakteryzować się dobrą sprawnością, aby maksymalnie ograniczyć produkcję CO₂, ale musi równocześnie ograniczać emisję tlenków azotu NOx, które powstają w wyniku połączenia azotu obecnego w powietrzu z tlenem.

brûleur haut rendement énergétique
Optimo 1 : palnik energooszczędny

Dlatego też projekty badawczo-rozwojowe firmy Babcock Wanson mają na celu ograniczenie powstawania NOx przy jednoczesnym dążeniu do optymalizacji jakości spalania, choć te dwa cele mogą wymagać zastosowania przeciwstawnych środków.

W rezultacie, ograniczenie emisji NOx można łatwo uzyskać poprzez stosowanie dużego nadmiaru powietrza, jednak powoduje to wyraźny spadek sprawności spalania. Z drugiej strony, wstępne podgrzewanie powietrza do spalania poprawia sprawność, ale zwiększa temperaturę płomienia, a tym samym produkcję NOx.

Wykorzystując swoją wiedzę ekspercką, inżynierowie z działu R&D Babcock Wanson, rozwinęli technologie, które umożliwiają osiągnięcie obu tych celów jednocześnie.

 

Préchauffage de l'air R-Eco
Podgrzewanie powietrza R-Eco

 

Rozwiązanie R-Eco, będące wstępnym podgrzewaczem powietrza spalania, odzyskuje ciepło z procesu spalania, wykorzystując do tego system recyrkulacji gazów spalinowych FGR (Flue Gas Recirculation). Dzięki zastosowaniu tego rozwiązania, udaje się osiągnąć oba cele, zwiększając wydajność kotła aż do 98% i znacznie zmniejszając formowanie się tlenków azotu NOx. R-Eco jest polecane szczególnie dla kotłów, w których powrót kondensatu jest znaczny, przez co niemożliwe jest zastosowanie standardowego ekonomizera do odzysku ciepła ze spalin. Rozwiązanie można zastosować w instalacjach wykorzystujących gaz ziemny, gdzie temperatura spalin na wlocie wynosi powyżej 130°C, a na wylocie ≈ 100°C.

Concept Good Loop
GOD LOOP – redukcja emisji NOx

Wszystkie procesy przemysłowe wykorzystują i/lub generują ciepło. Odzyskiwanie i ponowne wykorzystywanie tego ciepła sprawia, że proces produkcyjny jest bardziej zrównoważony i oferuje przedsiębiorstwom oszczędności finansowe, a także pomaga spełnić wymogi odnośnie ochrony środowiska.

Najnowsza innowacja w ofercie naszych palników, koncepcja Good Loop, to urządzenie opracowane specjalnie z myślą o spełnieniu europejskich wymogów w zakresie redukcji emisji NOx. Bazując na technice recyrkulacji spalin (FGR), Good Loop odzyskuje gazy spalinowe na wylocie z kotła, a następnie wtłacza je bezpośrednio do komory spalania, przed ceramicznym złożem ogniotrwałym, dzięki dodatkowemu wentylatorowi.

Zastosowanie tej technologii pozwala zmniejszyć emisję NOx z naszych kotłów na gaz ziemny o 20 – 30 mg/Nm³, co stawia firmę Babcock Wanson w czołówce najbardziej innowacyjnych i proekologicznych producentów ma rynku.

Ta unikatowa technologia może również zostać zastosowana w istniejących urządzeniach, wyraźnie zwiększając ich wydajność, bez konieczności wprowadzania modyfikacji w budowie palników.

 

Wykorzystanie alternatywnych paliw

Firma Babcock Wanson równocześnie rozwija linie palników wykorzystujących alternatywne rodzaje paliw, jak np. biogaz, czy wodór, które w sposób naturalny pozostawiają minimalny ślad węglowy.

Biogaz i biometan stanowią wyjątkowo interesujące alternatywy, ponieważ pozwalają na wykorzystanie istniejących instalacji i urządzeń. Jednak wykorzystanie biogazu wiąże się z koniecznością dostosowania posiadanego sprzętu, a także stałego monitorowania jakości paliwa (pod kątem poziomu wilgoci, czy występowania siarkowodoru), aby zagwarantować bezproblemową eksploatację kotłowni. Biometan z kolei może być stosowany, jako ekwiwalent gazu ziemnego, ponieważ zazwyczaj posiada podobną jakość.

Technicznie rzecz biorąc, spalanie alternatywnych paliw powoduje takie same emisje jak spalanie gazu ziemnego (CO₂ i zanieczyszczenia, takie jak NOx), ale metodę ich produkcji można uznać za zrównoważoną. W istocie biogaz i biometan można wytwarzać w procesie metanizacji materii organicznej. W związku z tym stwarzają one możliwość recyklingu odpadów (zielonych, rolniczych, z przemysłu spożywczego, a nawet osadów z oczyszczalni ścieków). Ponadto w procesie metanizacji substancji organicznych powstaje pozostałość zwana pofermentem, która stanowi substytut nawozów chemicznych, do których produkcji potrzebne są surowce kopalne.

Cała gama palników firmy Babcock Wanson, po dostosowaniu przez nasz dział techniczny, jest w stanie pracować na jednym lub drugim z tych nowych rodzajów paliw, które są w pełni zgodne z ideą zrównoważonego rozwoju.

Wodór stanowi paliwo przyszłości, aczkolwiek w stanie naturalnym występuje on bardzo rzadko i obecnie powstaje głównie w wyniku procesów petrochemicznych, które również zanieczyszczają środowisko (wodór szary). Z drugiej strony, jego produkcja w coraz większym stopniu opiera się na procesach wykorzystujących energię elektryczną ze źródeł odnawialnych, takich jak elektroliza wody (zielony wodór). Może on, zatem, stanowić interesujące rozwiązanie w zakresie magazynowania energii, a w przyszłości – bardzo skuteczną alternatywę, jako środek zastępujący paliwa kopalne. W wyniku spalania wodoru nie powstaje CO₂, lecz po prostu para wodna. Jednak jego właściwości techniczne (gęstość, PCI itp.) są zupełnie inne niż gazu ziemnego, a jego dystrybucja i spalanie wymagają niezbędnych adaptacji, aby mógł być stosowany na szeroką skalę.

Przewidując, że paliwo to będzie odgrywało coraz ważniejszą rolę w sektorze przemysłowym, już teraz wszystkie nasze palniki są „H₂ READY”, czyli mogą wykorzystywać wodór, jako znaczący składnik mieszanki paliwowej, wraz z gazem ziemnym i tlenem. Możemy również zaproponować palniki wyłącznie na wodór, jednak wymagają one zastosowania specjalnie zmodyfikowanej głowicy spalania, indywidualnej dla każdego projektu.

Przemysł zrównoważony i odpowiedzialny ekologicznie

Jako czołowy światowy dostawca kotłowni i związanego z nimi wyposażenia, posiadający oddziały w ośmiu krajach i obecny we wszystkich sektorach przemysłu, firma Babcock Wanson podjęła zdecydowane i długoterminowe zobowiązanie, aby stać się liderem transformacji ekologicznej. Dążymy do tego oferując konkretne i efektywne rozwiązania – produkty łączące optymalizację wydajności z innowacjami technologicznymi. Równocześnie rozwijamy gamę urządzeń wykorzystujących paliwa alternatywne do paliw kopalnych, które będą tworzyć przemysł jutra. Pomagamy naszym klientom, dzień po dniu, redukować ich ślad węglowy, a w rezultacie – budować zrównoważone modele przemysłu w zrównoważonym świecie, dając nadzieję na lepsze jutro.