Tabela pokazuje, że wpływ nowych przepisów europejskich ma zmniejszenie dopuszczalnych emisji NOx dla istniejących i nowych instalacji opalanych gazem. Operatorzy kotłów wcześniej opalanych olejem opałowym i ciężkim staną więc przed poważnymi wyzwaniami pomimo konwersji na gaz ziemny, ponieważ niekiedy bardzo wysokie obciążenie cieplne komór spalania istniejących instalacji już teraz utrudnia dotrzymanie ustawowych ograniczeń.

Tab. 1 Osiągalne emisje NOx zgodnie z dokumentem referencyjnym Unii Europejskiej BAT

Ogólnie rzecz biorąc, znane i stosowane są dwa różne podejścia techniczne do redukcji emisji NOx: (1) metody pierwotne oparte na zmodyfikowanym systemie kontroli spalania (technologia Low-NOx) oraz (2) metody wtórne w dalszej części systemu spalania (oczyszczanie spalin). Z reguły metody wtórne wiążą się z wysokimi kosztami inwestycyjnymi i dodatkowymi kosztami operacyjnymi, dlatego wielu operatorów instalacji preferuje systemy spalania o niskiej zawartości NOx, co wiąże się ze znacznie niższymi kosztami. Chociaż istniejące instalacje wykorzystujące technologię niskiego stężenia tlenków azotu (NOx) mogą być obecnie eksploatowane wystarczająco bezpiecznie, wartości BAT w tabeli podkreślają, że wymagania dotyczące ograniczenia NOx dla dużych instalacji spalania wzrosną w najbliższej przyszłości.

Nawet teraz limity emisji w niektórych krajach są znacznie surowsze niż w Europie. W szczególności należy tu wspomnieć Chiny, które wymagają emisji NOx poniżej 30 mg/m3 @ 3% O2 (i.N.) dla nowych i istniejących instalacji opalanych gazem w rejonie Pekinu. Obecna technologia Low-NOx osiąga tutaj swoje granice. Typowe podstawowe środki redukcji NOx, takie jak zwiększona recyrkulacja spalin lub wysoki nadmiar powietrza, prowadzą od rosnących kosztów eksploatacji dmuchaw do strat wydajności spowodowanych zwiększonymi stratami spalin (patrz BImSchV w Niemczech), a czasami nawet do niestabilnej pracy instalacji spalania. Tylko dzięki najbardziej zaawansowanej technologii i skoordynowanemu połączeniu różnych środków pierwotnych można wiarygodnie odwzorować te niskie emisje NOx w całym zakresie wydajności.

Od ponad 80 lat firma SAACKE GmbH z Bremy, jako lider technologiczny w sektorze spalania, stale rozwija nowe i bardziej efektywne technologie spalania, aby niezawodnie i bezpiecznie spełniać stale rosnące wymagania w związku ze zmniejszającymi się limitami emisji. Już dziś wiele systemów spalania SAACKE wyposażonych jest w tzw. technologię Ultra-Low-NOx, która również może bezpiecznie obniżyć emisję do wartości poniżej surowych limitów obowiązujących w Chinach. Nawet generatory ciepła o 60% wyższym obciążeniu cieplnym komory spalania (w porównaniu do konwencjonalnych generatorów ciepła) mogą być dzięki tej technologii bezpiecznie eksploatowane poniżej ustawowych wartości granicznych. Rysunek 1 pokazuje przykład tego: emisje spalin osiągane w pełnym zakresie mocy dla dużej instalacji spalania w Chinach z wysoko obciążoną komorą spalania.

Rys. 1 Emisja spalin osiągnięta dla dużego obiektu energetycznego spalania o dużym obciążeniu w Chinach

Źródło obrazu: SAACKE GmbH

Autor: Dr.-Ing. Chr. Rosebrock, Entwicklungs- & Prozessingenieur

Chociaż obecne przepisy, dotyczące emisji w Europie dla instalacji spalania, są nadal dalekie od tych „ekstremalnych” wartości granicznych, obecny dokument referencyjny BAT wyraźnie wskazuje kierunek przyszłych celów Unii Europejskiej, zwłaszcza w odniesieniu do nowych instalacji opalanych gazem. I: Dokument BREF ma być transponowany do prawa krajowego już w 2021 r. (13. BImSchV). Wymagania stawiane dużym instalacjom spalania są wyzwaniem, ale już dziś można je rozwiązać dzięki nowym technologiom i indywidualnej ocenie.

Artykuł został również opublikowany w nr 3/2019 magazynu Energetyka Cieplna i Zawodowa.