H2燃烧技术已准备好进行市场

发布时间:04年5月,2021年

氢气燃烧技术已经准备好进入市场,并提供了一系列广泛的优势,但仍有一些工程挑战需要克服。PWE报告

在公开辩论中,氢(H2)已经发展成为未来的能源载体,因为它的潜在可用性,特别是在那些难以脱碳的行业,是巨大的。同样的情况也适用于供热,尽管目前主要使用的是制造过程中的H2。在特种化学品公司Nouryon的一个实例表明,必须考虑哪些技术障碍:为了提供这种成本效益、安全和低排放的燃料使用,需要特定的燃烧技术。

这个目标是雄心勃勃的:到2050年成为一个气候中性的大陆。从可再生能源生产的绿色氢预计到2024年将增加到100万吨,到2030年将增加到1000万吨。运输和储存的基础设施已经就位,未来可以在英国天然气网络中增加20% vol. H2,因此这些管道可以逐步转换。事实上,这个高达20%的数字目前正在由基尔大学(Keele University)主持的一个HyDeploy项目进行研究。虽然这一倡议是向前迈出的一大步,但要实现2050年的目标,还需要考虑100%氢气。

然而,目前,由于氢气产量不足,即使是体积允许达到10%的容量也仍未使用。在工业供热方面,化石燃料通常更便宜,而生物燃料如木屑则可以替代。目前在英国,有几家公司计划利用风力涡轮机的冗余能源进行H2发电,这意味着在不久的将来,可再生能源的生产将得到最大化,提高利用率,平衡各种类型氢气(灰色或绿色)的混合,并降低氢气生产的成本。

气候中性氢气革命的政治意愿正在迅速获得势头。这是因为氢气极致适合热利用:就燃料质量(WOOBE指数)而言,它是与天然气的相提并论。它的热值是下降三倍,抵消了其密度显着降低。现有标准UV火焰传感器也很容易进行火焰监测。然而,尽管在加热过程中使用H2的所有潜力,但也有许多挑战克服。智能燃烧技术可以有助于高效,安全,相对环保的操作作为一块马赛克 - 而且一旦一旦天然气管道在大规模上转换为氢气,而且当今对于非常特定的应用而言。

废氢的热能利用

全球活跃的公司纽伦于2018年从阿克苏诺克集团的化学品划分组成,为日常产品生产化学品。Saacke GmbH的Max Krausnick,开发工程师解释说,在萨科克的帮助下,专门从事工业和海事能源管理部门的热流程和植物,该公司自20世纪90年代以来一直将其流程转换为H2兼容性。这是因为氢也被生产为欧洲市场领导者的氯碱电解过程中的主要和剩余副产品,用于工业盐,氯交易和氯甲烷。通过植物升级如2019年最近的升级,这些现有的残余材料可用作有价值的替代品,并反馈电解过程的热需求,而不是购买昂贵的天然气作为主要燃料。通过这种方式,运营商 - 努力在与venik的合资企业中操作电解 - 不仅预测法律规定,而且还使用现有的协同作用,每小时节省577 m3的天然气(h)。

这是由三个SKVGD型氢燃烧器实现的,它们基于旋转雾化技术,灵活地适用于液体和气体特殊燃料。在Ibbenbüren中,它们被安装在三个产生过热蒸汽的蒸汽锅炉上,最大输出功率为4.3 - 7.6 MW(取决于锅炉的尺寸)。然而,它们同样适用于热水锅炉或热油加热器。据Krausnick称,Nouryon的特殊要求还促使SAACKE开发了SKVGD的标准H2版本,用于广泛的应用。交付范围还包括SAACKE燃烧器和锅炉控制系统se@vis pro以及带有单独风机的烟气再循环系统。

废气再循环

尽管其所有潜力,H2的热量使用需要一些技术措施。与天然气相比,由于其较高的绝热燃烧温度和较高的火焰速度较高的大约八倍,氢气产生三倍。

克劳斯尼克说,SAACKE用一个复杂的外部废气再循环系统来解决这个问题。这个过程通过将惰性废气混合到燃烧空气中来确保火焰的稀释效果和冷却。这样可以使Ibbenbüren在氢气操作中的排放量与天然气的排放量保持一致。

这意味着该工厂不仅符合当前的排放法规,甚至远远低于这些限制。这是因为,根据再循环的强度,排放进一步下降到约40毫克/立方米@ 3% vol. O2的干烟道气体,即使相对较高的再循环比率目前仍是必要的。氮氧化物排放量是Nouryon (Ibbenbüren)废气最大再循环比(RV)的函数(来源:SAACKE GmbH)此外,高H2火焰温度也对材料提出了特殊要求。

萨卡科用耐热钢和特殊的气体喷射设计作出反应。此外,Krausnick解释说,在燃烧器点火之前,萨卡科专家对氢气进料的管道用氮气冲洗,以便增加安全方面。

自动控制

由于SKVGD燃烧器可以可变地使用高达100%的纯氢气,完全具有天然气或以任何混合比,并且还设计用于用轻油作为应急燃料的操作,出现了特殊的挑战:性能特定的需求随着氧化剂的供应空气显着不同。因此,萨科克控制系统根据燃料混合物调节空气量。在进入气体控制线之前的氢气(50毫巴(G)的极低气压需要使用特别低压损失的特殊气体管线。为此目的,安装动态压力探针以测量体积流量,并且软阀瓣作为阀门安装,而不是使用市售的涡轮仪表和快速作用阀。该项目示例表明,氢气的大型热使用,具有工业燃烧器,现在可以使用。

诺利扬技术服务主管斯蒂芬·里克特(Stephan Richter)强调:“氢燃烧器对减少我们生产过程中的二氧化碳排放做出了重要贡献。SAACKE为我们提供了与项目相关的所有问题和挑战的最佳支持和建议。”

进一步的信息:

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https://www.linkedin.com/company/saacke-combustion-services-ltd/

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