ما هو تأثير إعادة الاحتراق لخليط الفحم؟ ما هي الخصائص؟
Thread Content
ما هو تأثير إعادة الاحتراق لخليط الفحم؟ ما هي الخصائص؟
تقنية إعادة احتراق خليط الفحم والماء هي وسيلة فعالة لتقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين، ويعتمد مدى فعاليتها بشكل مباشر على نوع الوقود المستخدم في إعادة الاحتراق. يتمتع خليط الفحم والماء كوقود لإعادة الاحتراق بالخصائص التالية: (1) انخفاض مستوى التلوث، حيث يتم استخدام فحم ذو نسبة تبخر عالية في تكوين هذا الخليط، كما يتم تنقيته، مما يقلل من نسبة الرماد والكبريت. بالإضافة إلى ذلك، فإن درجة الحرارة المنخفضة أثناء احتراق خليط الفحم والماء تساعد في تقليل تكوين غازات NOx من النوع الحراري والسريع. (2) النشاط العالي: تساعد المكونات النشطة الموجودة في الفحم في تقليل مستويات غازات NOx، كما أن بخار الماء يعتبر عاملاً مساعداً في تنشيط الفحم، وبالتالي فإن استخدام الماء أو خليط الفحم والماء يمكن أن يكون وقوداً جيداً لإعادة الاحتراق.
(3) المساحة السطحية الكبيرة: بعد تبخر الماء، تتكون قطرات صغيرة ذات بنية مسامية داخلية، مما يزيد من المساحة السطحية للجزيئات، ويقلل من مقاومة التفاعلات داخل الجزيئات، ويسرع من سرعة تفاعل المكونات القابلة للتبخر والكوك. علاوة على ذلك، فإن انفجار خليط الفحم والماء عند درجات حرارة عالية يؤدي إلى تكوّن فجوات كبيرة على سطح الجزيئات أو تفتتها إلى عدة قطع صغيرة، مما يزيد من المساحة السطحية النسبية للتفاعل. (4) تأثير بخار الماء: أولاً، نظراً لاحتواء خليط الفحم والماء على كمية كبيرة من الماء، فإن الماء يتبخر أولاً أثناء عملية الاحتراق. ويؤدي بخار الماء إلى فتح المسام المغلقة، مما يزيد من المساحة السطحية للكوك ومن حجم المسام فيه. كلما ارتفعت درجة الحرارة، كان تأثير التوسيع أكثر وضوحًا، مما يساعد على تقليل مقاومة تكثف النيتروجين القابل للتبخر، ويسهل إطلاق هذا النيتروجين، وبالتالي يقل محتوى النيتروجين في المنتج النهائي. ثانيًا، يمكن لبخار الماء أن يتفاعل مع الكوك في درجات حرارة عالية لإنتاج مركب تخفيض آخر وهو CO، مما يساعد على تسريع وتيرة التفاعلات المتجانسة ويقلل من انبعاثات NOx. ثالثًا، يمكن لبخار الماء في درجات الحرارة العالية أن يوفر كميات كبيرة من جذور الهيدروجين والهيدروكسيل، مما يقلل من انبعاثات أكاسيد النيتروجين. كما أنه يسرع من تفكك الهياكل النيتروجينية متعددة الحلقات، مما يعزز تكوين غاز HCN ويزيد من كمية انبعاثاته. يمكن لجذور الهيدروجين الحرة أيضًا تنشيط المجموعات الوظيفية التي تحتوي على النيتروجين، مما يؤدي إلى اختزال النيتروجين وإطلاق المزيد من غاز NH3. (5) يتمتع بميزة تكلفة كبيرة؛ حيث يمكن استخدام خليط الفحم والماء لإعادة الاحتراق دون الحاجة إلى إضافات، مما يقلل من تكلفة تصنيع الخليط.
(3) المساحة السطحية الكبيرة: بعد تبخر الماء، تتكون قطرات صغيرة ذات بنية مسامية داخلية، مما يزيد من المساحة السطحية للجزيئات، ويقلل من مقاومة التفاعلات داخل الجزيئات، ويسرع من سرعة تفاعل المكونات القابلة للتبخر والكوك. علاوة على ذلك، فإن انفجار خليط الفحم والماء عند درجات حرارة عالية يؤدي إلى تكوّن فجوات كبيرة على سطح الجزيئات أو تفتتها إلى عدة قطع صغيرة، مما يزيد من المساحة السطحية النسبية للتفاعل. (4) تأثير بخار الماء: أولاً، نظراً لاحتواء خليط الفحم والماء على كمية كبيرة من الماء، فإن الماء يتبخر أولاً أثناء عملية الاحتراق. ويؤدي بخار الماء إلى فتح المسام المغلقة، مما يزيد من المساحة السطحية للكوك ومن حجم المسام فيه. كلما ارتفعت درجة الحرارة، كان تأثير التوسيع أكثر وضوحًا، مما يساعد على تقليل مقاومة تكثف النيتروجين القابل للتبخر، ويسهل إطلاق هذا النيتروجين، وبالتالي يقل محتوى النيتروجين في المنتج النهائي. ثانيًا، يمكن لبخار الماء أن يتفاعل مع الكوك في درجات حرارة عالية لإنتاج مركب تخفيض آخر وهو CO، مما يساعد على تسريع وتيرة التفاعلات المتجانسة ويقلل من انبعاثات NOx. ثالثًا، يمكن لبخار الماء في درجات الحرارة العالية أن يوفر كميات كبيرة من جذور الهيدروجين والهيدروكسيل، مما يقلل من انبعاثات أكاسيد النيتروجين. كما أنه يسرع من تفكك الهياكل النيتروجينية متعددة الحلقات، مما يعزز تكوين غاز HCN ويزيد من كمية انبعاثاته. يمكن لجذور الهيدروجين الحرة أيضًا تنشيط المجموعات الوظيفية التي تحتوي على النيتروجين، مما يؤدي إلى اختزال النيتروجين وإطلاق المزيد من غاز NH3. (5) يتمتع بميزة تكلفة كبيرة؛ حيث يمكن استخدام خليط الفحم والماء لإعادة الاحتراق دون الحاجة إلى إضافات، مما يقلل من تكلفة تصنيع الخليط.