FAKULTA TECHNOLOGIE OCHRANY PROSTŘEDÍ Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší Emisní charakteristiky vodíku se zemním plynem SEMESTRÁLNÍ PROJEKT Petr Jíša

Úvod  V budoucnu se předpokládá zavedení vodíku jakožto ekologicky čistého paliva do energetiky  Směsi zemního plynu s vodíkem = možný mezistupeň při přechodu na vodíkové hospodářství  Cíl práce: diskutovat vlastnosti tohoto paliva

Úvod  Teoretická část: Literární rešerše na téma Vlastnosti směsí vodíku se zemním plynem  Praktická část: Měření emisí vzniklých spalováním směsí vodíku se zemním plynem  Praktická část nebyla z provozních důvodů uskutečněna v termínu, bude uskutečněna dodatečně

Vlastnosti ovlivněné přídavkem vodíku  Rychlost hoření  Emise – množství a skladba  Fyzikálně-chemické vlastnosti (hustota, výhřevnost a jiné)  Problematika záměnnosti  Korozní vlastnosti

Vliv přídavku vodíku do zemního plynu na výhřevnost  Vodík – nízkovýhřevné palivo, výhřevnost 10,22 MJ/m3  Zemní plyn – velmi výhřevné palivo, výhřevnost 32,97 MJ/m3  Přídavek vodíku snižuje výhřevnost zemního plynu  Výhřevnost zemního plynu klesá v závislosti na objemovém procentu vodíku lineárně

Vliv vodíku na spalování  Vodík – iniciátor spalovacích reakcí → snižuje se zápalná teplota, zvyšuje se rychlost hoření → žádoucí při spalování chudých směsí  Změny v chemismu spalovacích reakcí → vliv na množství a skladbu emisí

Vliv přídavku vodíku na emise CO  Zdroj: Fanhua Ma et al. Experimental study on thermal efficiency and emission characteristics of a lean burn hydrogen enriched natural gas engine. International Journal of Hydrogen Energy, 2007, Volume 32,

Vliv přídavku vodíku na emise uhlovodíků  Zdroj: Fanhua Ma et al. Experimental study on thermal efficiency and emission characteristics of a lean burn hydrogen enriched natural gas engine. International Journal of Hydrogen Energy, 2007, Volume 32,

Vliv přídavku vodíku na emise NOX  Zdroj: Fanhua Ma et al. Experimental study on thermal efficiency and emission characteristics of a lean burn hydrogen enriched natural gas engine. International Journal of Hydrogen Energy, 2007, Volume 32,

Vliv přídavku vodíku na tepelnou účinnost spalování  Zdroj: Fanhua Ma et al. Experimental study on thermal efficiency and emission characteristics of a lean burn hydrogen enriched natural gas engine. International Journal of Hydrogen Energy, 2007, Volume 32,

Vliv přídavku vodíku na hustotu zemního plynu  Výpočet dle normy ČSN ISO 6976 ISO 6976  Přídavek vodíku snižuje hustotu zemního plynu, závislost je lineární

Vliv přídavku vodíku na Joule-Thompsonův efekt  Joule-Thompsonův efekt = problém na regulačních stanicích pro zemní plyn  Při poklesu tlaku se zemní plyn ochlazuje a uhlovodíky v něm obsažené mohou kondenzovat  Přídavek vodíku Joule-Thompsonův efekt potlačuje

Problematika záměnnosti plynných paliv, kritéria záměnnosti  Záměnnost plynných paliv = kritérium pro náhradu jednoho druhu plynného paliva jiným plynným palivem  Důležité pro bezpečný a efektivní chod spalovacích zařízení (hořáky, spotřebiče)  Kritéria záměnnosti:  Wobbeho číslo  Spalovací potenciál

Obecná ukázka obrazce záměnnosti  Obrazce záměnnosti se získávají empiricky testováním paliv o různých složeních přímo na spotřebičích  Definují se mezní hodnoty korigovaných Wobbeho čísel a spalovacích potenciálů pro vznik defektů

Skupiny plynných paliv  V obecném diagramu záměnnosti definují uzavřené oblasti uspořádaných dvojic (Spalovací potenciál;Wobbeho číslo), skupiny plynných paliv

Efekt přídavku vodíku na příslušnost paliva do skupiny zemních plynů  Výpočet spalovacích potenciálů a Wobbeho čísel podle normy ČSN ISO 6976  Předpoklad: Čistý zemní plyn = zemní plyn ruského typu  Přídavek vodíku zvyšuje spalovací potenciál a snižuje Wobbeho číslo  Plyn s 30% obj. vodíku by již vyžadoval úpravy zařízení

Závěr-pozitiva přídavku vodíku do zemního plynu  Iniciace spalovacích reakcí, pokles zápalné teploty, vzrůst rychlosti hoření  Redukce emisí HC, CO  Zvýšení tepelné účinnosti motorů při spalování chudých směsí  Zmírnění Joule-Thompsonova efektu při změnách tlaku plynu

Závěr-negativa přídavku vodíku do zemního plynu  Snížení výhřevnosti plynu  Zvýšení emisí NO x při zachování pracovního režimu motoru oproti čistému zemnímu plynu

DĚKUJI ZA POZORNOST