Науковий вісник НГУ

Селективне некаталітичне відновлення оксидів азоту на виробництві залізорудних окатків

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №1 2022

Останнє оновлення: 08 березня 2022

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 3147

Authors:

І. А. Вольчин, orcid.org/0000-0002-5388-4984, Інститут теплоенергетичних технологій НАН України, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С. І. Кривошеєв, orcid.org/0000-0003-3327-983X, Інститут теплоенергетичних технологій НАН України, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. О. Ясинецький, orcid.org/0000-0001-9591-3651, Інститут теплоенергетичних технологій НАН України, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. С. Зайцев, ТОВ FZ Solution, м. Київ, Україна

О. П. Самченко, ТОВ FZ Solution, м. Київ, Україна

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2022, (1): 088 - 094

https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-1/088

Abstract:

Мета. Оцінити за допомогою математичного моделювання можливість упровадження системи селективного некаталітичного відновлення (СНКВ) як заходу зниження викидів оксидів азоту на виробництві залізорудних окатків. Визначити особливості використання розчину амоніаку й розчину карбаміду як реагентів процесу СНКВ, вплив уведення даних реагентів на температурний режим виробництва окатків та оцінити очікувану ефективність методу СНКВ для очищення відхідних газів від оксидів азоту.

Методика. Результати дослідження отримані при застосуванні CFD-моделювання у програмному забезпеченні ANSYS Fluent. Для моделювання даного процесу побудована розрахункова область, що за розмірами відповідає зоні попереднього нагріву реальної установки виробництва окатків (зона PRE). Для даної області було зроблено дві серії розрахунків: перша без уведення реагенту, а друга із уведенням розчину карбаміду в якості реагенту системи СНКВ.

Результати. Для першої серії розрахунків були отримані температурне поле та поле тиску в розрахунковій області. Експериментальні дослідження дали можливість стверджувати, що фізичні умови математичної моделі наближені до умов у реальній установці виробництва окатків. У другій серії розрахунків отримано температурне поле в розрахунковій області та визначено вплив уведення реагенту системи СНКВ, а саме зменшення температури в зоні попереднього нагріву установки виробництва окатків на 10–25 °С. Очікувана ефективність відновлення оксидів азоту за допомогою 50 % розчину карбаміду становить близько 60 %.

Наукова новизна. Встановлено, що процес випаровування розчину карбаміду відбувається інтенсивно, що дає змогу прискорити початок розкладання карбаміду й відповідно реакції відновлення оксидів азоту. Падіння температури в зоні випаровування вологи не перевищує 10–25 °C. Уведення реагенту (50 % розчину карбаміду) витратою 219 кг/год суттєво не впливає на температурний режим зони попереднього нагріву. Моделювання хімічних реакцій процесу СНКВ при введенні до камери попереднього нагріву крапель 50 % розчину карбаміду за допомогою фурм показало зниження викидів оксидів азоту на 60 %.

Практична значимість. Упровадження системи СНКВ для установки виробництва окатків забезпечить зниження викидів оксидів азоту, що позитивно вплине на екологічну ситуацію в металургійних регіонах.

Ключові слова: залізорудні окатки, селективне некаталітичне відновлення, оксиди азоту, денітрифікація, відхідні гази

References.

1. Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. Pathway to a Healthy Planet for All EU Action Plan: ‘Towards Zero Pollution for Air, Water and Soil’ Brussels (2021). Retrieved from https://ec.europa.eu/environment/pdf/zero-pollution-action-plan/communication_en.pdf.

2. Annexes to the Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. Pathway to a Healthy Planet for All EU Action Plan: ‘Towards Zero Pollution for Air, Water and Soil’. Brussels (2021). Retrieved from https://ec.europa.eu/environment /pdf/zero-pollution-action-plan/annexes_en.pdf.

3. Directive (EU) 2010/75 of the European Parliament and of the Council of 24 November 2010 on industrial emissions (integrated pollution prevention and control) (Recast) (2010). Official Journal of the European Union, L 334, 17-119. Retrieved from https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELE X:32010L0075&from=EN.

4. Directive (EU) 2016/2284 of the European Parliament and of the Council of 14 December 2016 on the reduction of national emissions of certain atmospheric pollutants, amending Directive 2003/35/EC and repealing Directive 2001/81/EC (2016). Official Journal of the European Union, L 344, 1-31. Retrieved from https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELE X:32016L2284&from=EN.

5. Iavarone, S., & Parente, A. (2020). NO_x Formation in MILD Combustion: Potential and Limitations of Existing Approaches in CFD Frontiers in Mechanical Engineering, 6(13). https://doi.org/10.3389/fmech.2020.00013.

6. Glarborg, P., Miller, J. A., Ruscic, B., & Klippenstein, S. J. (2018). Modeling nitrogen chemistry in combustion. Progress in Energy and Combustion Science, 67, 31-68. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2018.01.002.

7. Miller, B. G. (2017). Formation and control of nitrogen oxides. Chapter 10. In Clean Coal Engineering Technology (2 ^nd ed.). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811365-3.00010-7.

8. Pronobis, M. (2020). Reduction of nitrogen oxide emissions. Chapter 4. In Environmentally Oriented Modernization of Power Boilers. Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819921-3.00004-2.

9. Verkhovna Rada of Ukraine. Legislation of Ukraine (n.d.). Order of the Ministry of Environmental Protection of Ukraine dated 27.06.2006. No. 309. “On approval of standards of maximum permissible emissions of pollutants from stationary sources”. Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0912-06#Text.

10. Verkhovna Rada of Ukraine. Legislation of Ukraine (n.d.). Order of the Ministry of Ecology and Natural Resources of Ukraine dated February 16, 2018. No. 62 “On Amendments to the Order of the Ministry of Environment dated October 22, 2008. No. 541”. Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0290-18#Text.

11. Thierry Lecomte, José Félix Ferrería de la Fuente, Frederik Neuwahl, Michele Canova, Antoine Pinasseau, Ivan Jankov ,…, & Luis Delgado Sancho (2017). Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Large Combustion Plants; EUR 28836 EN. https://doi.org/10.2760/949.

12. Rainer Remus, Miguel A. Aguado-Monsonet, Serge Roudier, & Luis Delgado Sancho (2013). Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Iron and Steel Production. EUR 25521 EN. https://doi.org/10.2791/98516.

13. Nomura, T., Yamamoto, N., Fujii, T., & Takiguchi, Y. (2015). Beneficiation Plants and Pelletizing Plants for Utilizing Low Grade Iron Ore. Kobelco Technology Review, (33), 8-15. Retrieved from https://www.kobelco.co.jp/english/ktr/pdf/ktr_33/008-015.pdf.

14. Burström, P. E. C., Lundström, T. S., Marjavaara, B. D., & Töyrä, S. (2010). CFD-modelling of Selective Non-Catalytic Reduction of NO_x in grate-kiln plants. Progress in Computational Fluid Dynamics, 10(5/6), 284-291. https://doi.org/10.1504/PCFD.2010.035361.

15. John L. Sorrels, David D. Randall, Carrie Richardson Fry, & Karen S. Schaffner (2019). Chapter 1. Selective Noncatalytic Reduction. US EPA. Retrieved from https://www.epa.gov/sites/production/files/2017-12/documents/sncrcostmanualchapter7thedition20162017revisions.pdf.

16. Blejchař, T., Konvička, J., von der Heide, B., Malý, R., & Maier, M. (2018). High Temperature Modification of SNCR Technology and its Impact on NOx Removal Process. EPJ Web of Conferences, 180, 02009. https://doi.org/10.1051/epjconf/201818002009.

17. von der Heide, Bernd (2010). Advanced SNCR Technology for Coal Fired Boilers 200 MWel in Germany and 225 MWel in Poland. Power-Gen Europe, Amsterdam. Retrieved from https://www.ms-umwelt.de/wp-content/uploads/2020/08/2010.06-PG-Europe_Amsterdam-Advanced-SNCR-Technology-for-Coal-Fired-Boilers-200-MWel-in-Germany-and-225-MWel-in-Poland.pdf.

• < Попередня
• Наступна >