SNIŽOVÁNÍ EMISÍ NOx
Mluvíme-li o oxidech dusíku
označovaných NOx, máme na mysli směs především dvou druhů oxidů
dusíku, a to oxid dusnatý NO a oxid dusičitý NO2. Výzkum posledních 10
až 15 let ukázal, že poškozování ovzduší je složitý mechanismus a vedle oxidů
síry působí negativně i oxidy dusíku. 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 %, ale stále stoupá.
 |
|
Princip metody selektivní katalytické
redukce NOx. |
|
Oxidy dusíku vznikají při spalování fosilních paliv oxidací dusíku chemicky
vázaného v palivu a molekulárního dusíku obsaženého ve vzduchu, který se
účastní spalovacího procesu. U kotlů
větších výkonů je směs NOx tvořena přibližně 95 % NO a 5 % NO2.
Metody snižování NOx
V elektrárnách je uhlí před spálením
semleto na prášek, který je spalován pomocí speciálních hořáků. Do hořáků, kterých je v topeništi
několik, je vháněna směs uhelného prášku se vzduchem a další vzduch nutný pro
optimální spalování. Spalovací proces je složitým fyzikálně chemickým jevem,
který nedokážeme zcela přesně matematicky modelovat. Proto nedokážeme zcela
přesně teoreticky řídit ani spalovací proces z pohledu co nejnižší tvorby emisí
NOx. Přesto se postupným praktickým ověřováním podařilo vyvinout
postupy, vedoucí ke snížení tvorby NOx již při spalování. Rovněž tak
byly vyvinuty metody zachycující NOx; vzniklé spalováním paliva. Metody
snižovaní NOx dělíme do dvou základních kategorií:
- primární metody, spočívající v potlačování vzniku NOxběhem
spalování,
- sekundární metody, spočívající v následném odstraňování NOx ze
spalin.
Primární metody využívají znalostí o vzniku NOx a z jejich 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.
|
 |
|
Detail náplně části
katalyzátorové jednotky. |
Sekundární metody odstraňují již vzniklý NOxze 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
je 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 u
některých postupů místo čpavku močovina.
Selektivní katalytická redukce je založena na stejných chemických
reakcích jako předcházející nekatalytická redukce, ale díky katalyzátoru
probíhají reakce při teplotách 300 až 400 °C. Čpavek je vstřikován do spalin,
které jsou následně zavedeny 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 jsou nejčastěji vyrobeny
z oxidů vanadu, molybdenu, wolframu a jejich kombinací. Jejich cena je poměrně vysoká
a životnost naopak poměrně nízká.
|