1. /bio_burn.docМетодические советы по применению передовой практики Часть A: Сжигание биомассы Выходные данные Создатель: Джон Вос (John Vos)
5 Выбросы, образующиеся при сгорании биомассы
  5.1 Введение
 
В истинной главе рассматриваются меры по понижению уровня выбросов, образующихся при сгорании биомассы. Поначалу рассматриваются выбросы, образующиеся при полном сгорании, а потом выбросы, образующиеся при неполном сгорании биомассы. Выбросы частиц, которые образуются как при полном, так и при неполном сгорании, рассматриваются в обоих разделах. Поначалу описываются разные составляющие выбросов, также их источники и воздействие на климат, окружающую среду и здоровье людей. Потом приводится обзор обычных уровней выбросов разных (промышленных) установок, работающих на биомассе. Обозначенные значения уровней выбросов в значимой степени зависят от нрава мер, используемых для понижения выбросов, и приводятся в качестве справочных значений, отражающих состояние имеющихся установок на биомассе, а не потенциал понижения уровня выбросов.
 
5.2 Выбросы, образующиеся при полном сгорании
 
Последующие выбросы в атмосферу образуются в итоге полного сгорания горючего на установках, работающих на биомассе.
Двуокись углерода (CO2)
CO2, источником которого служит находящийся в горючем углерод, является главным продуктом сгорания всех видов топливной биомассы. В целом, выброс CO2 в атмосферу является ненужным, так как CO2 считается основной предпосылкой, вызывающей парниковый эффект. Но при сжигании древесной щепы количество выделяемого CO2 не превосходит количества CO2, которое было связано древесной породой во время роста дерева. Также при сжигании щепы выделяется такое же количество CO2, что и при разложении древесной породы, которое является основной кандидатурой использованию древесной породы для производства энергии. Таким макаром древесная щепа считается нейтральным материалом по CO2.
Оксиды азота (NOx)
Сумма оксидов азота NOи NO2, обозначаемая NOx, появляется в процессе горения в итоге 3-х разных процессов: тепловой NOx (thermal Nox) появляется при высочайшей температуре (надлежащие концентрации образуются при температуре >1300oC) в итоге окисления азота воздуха; резвый NOx (prompt NOx) появляется в итоге сгорания углеводородов молекулярного азота с образованием свободных радикалов; топливный NOx появляется из азота, содержащегося в горючем. Обычно NOx как продукт окисления появляется в наивысшем количестве при высочайшем качестве горения горючего. Потому что температура сгорания биомассы в современных технологических процессах составляет от 800oС до 1200oС, топливный NOx играет более важную роль в составе выбросов. Выбросы топливного NOx растут с повышением содержания азота в биомассе, коэффициента излишка воздуха и температуры горения до значения, при котором промежные соединения азота преобразуются в NOx, N2O, либо N2. Но толика топливного азота, перевоплощенного в NOx, миниатюризируется с повышением содержания азота в горючем, как можно созидать из Рис. 5.1. На Рис. 5.2 показано относительные свойства выбросов топливного, теплового и резвого NOx зависимо от температуры горения. Обычно уровень выбросов NO2 существенно ниже, чем уровень выбросов NO. Уровень выбросов NOx можно уменьшить при помощи первичных и вторичных мер понижения уровня выбросов.

Рис. 5.1. Измеренная толика топливного азота, перевоплощенного в NOx, в разных видах горючего, используемого на разных установках, работающих на древесном горючем, зависимо от содержания азота в горючем и линия тренда.

Fuel-N content (вес.%) = Топливо-содержание N (вес.%)
 

Рис. 5.2. Уровень и типы выбросов NOx зависимо от температуры и видов горючего.

NOx as NO2 at 11% O2  = NOx как NO2 при O2 11%
мг/mm3  = мг/мм3
Typical biomass combustion = Обычный процесс сжигания биомассы
Thermal NOx and prompt NOx = Термический NOxи резвый NOx
Fuel NOx, UF-Chip Board = Топливный NOx, ДСП (клей UF)
Fuel NOx, herbaceous biofuels = Топливный NOx, травяное биотопливо
Fuel NOx, wood = Топливный NOx, древесная порода
time, O2 = время, O2
Thermal NOx for t = 0.5 s, O2 = 11 vol % = Топливный NOx, при t = 0,5 с, O2 = 11 больших %
Prompt-NOx = Резвый NOx
temp .[0C] =  температура [0C]
 

Закись азота (N2O)
Выбросы N2O образуются при полном окислении содержащегося в горючем азота. Хотя уровни выбросов N2O по данным замеров на установках, осуществляющих сжигание биомассы, являются очень низкими, эти выбросы в некой степени содействуют образованию парникового эффекта из-за высочайшего коэффициента глобального потепления (КГП) N2O и разрушению озона в атмосфере. Выбросы N2O можно уменьшить при помощи первичных мер понижения уровня выбросов.
Оксиды серы (SOx)
Оксиды серы образуются в итоге полного окислении содержащегося в горючем азота. При всем этом появляется, в главном, SO2 (>95%). Но при более низких температурах также может быть образование некого количества SO3 (<5%). Источником серы, выделяющейся при сжигании древесной щепы, являются соединения серы, поглощенные деревом в период его роста. Как следует сжигание щепы не изменяет полного количества серы в окружающей среде, но выброс серы с дымом содействует загрязнению воздуха. Вкупе с тем доставленная из леса незапятнанная древесная порода содержит малозначительное количество серы, и содержание серы в щепе нередко имеет значения, находящиеся ниже предела обнаружения лабораторных устройств. Содержащаяся в горючем сера не на сто процентов преобразуется в SOx; значимая ее часть остается в золе, и некая часть при более низких температурах выделяется в форме соли (K2SO4) либо в форме H2S. Выбросы SO2 можно уменьшить при помощи первичных мер понижения уровня выбросов, таких как введение извести либо известняка, либо вторичных мер.
При сжигании щепы на отопительных установках появляется существенно наименьшее количество выбросов SOх, чем при сжигании мазута либо угля, которые нередко подменяет биомасса. Если другим топливом является природный газ, создание которого обеспечивает отсутствие в нем серы, внедрение щепы в качестве горючего не дает никаких преимуществ в отношении содержания SO в выбросах.
Хлористый водород (HCl)
Часть содержащегося в горючем хлора выделяется в форме HCl. Древесная порода имеет очень низкое содержание хлора. Но может быть образование значимых количеств HCl из топливной биомассы, содержащей существенное количество хлора, таковой как, долголетний злак Miscanthus, травка либо трава, либо в случае, когда употребляется щепа из лесов, расположенных на морском побережье, содержащая морскую соль, поглощенную из морского тумана.
Находящийся в горючем хлор не стопроцентно преобразуется в HCl; его основная часть образует соли (KCl, NaCl) в итоге реакции с K и Na, а микроэлементы выделяются в форме диоксинов и компонент органического хлора. Как и двуокись хлора, хлористый водород HCl содействует окислению, но резвее конденсируется (образуя соляную кислоту), и, как следует, может вызывать не только лишь повреждение материалов в месте образования, но также наносить вред растениям.
Выбросы HCl можно уменьшить средством промывки горючего, что в ряде всевозможных случаев употребляется для чистки травы, либо при помощи вторичных мер понижения уровня выбросов.
Частички
Частички образуются из нескольких источников. Они включают зольную пыль, образующуюся в итоге уноса частиц золы дымовым газом, и соли (KCl, NaCl, K2SO4), образующиеся в итоге реакций меж K либо Na и Cl либо S. Другие частички, образующиеся в итоге неполного сгорания, рассматриваются в разделе 5.3. На больших установках, работающих на биомассе, для понижения уровня выбросов частиц используются вторичные меры по понижению уровня выбросов. Лучшая конструкция топочной камеры позволяет в некой степени предупредить вынос зольной пыли, увлекаемой с топочным газом, из камеры, которая оседает на дно камеры и потом удаляется как зольный остаток.
Томные металлы
Все виды горючего из сырой биомассы содержат некое количество томных металлов (более необходимыми из которых являются CU, Pb, Cd, и Hg). Эти томные металлы остаются в золе либо испаряются, оседают на поверхность частиц, выкидываемых в атмосферу, либо остаются снутри зольных частиц. Грязная биомасса, к примеру, пропитанная либо покрашенная древесная порода, может содержать существенно большее количество томных металлов. Одним из примеров является содержание Cr и As в пропитанной древесной породе. Выбросы томных металлов можно уменьшить при помощи вторичных мер понижения уровня выбросов.