Nippon Sanso: 【Taiyo Nippon Sanso】Разработка водорода

28 августа 2023 г.

Разработка водородно-кислородной горелки для промышленных печей

Технологии сжигания безуглеродного топлива и кислорода способствуют сокращению выбросов CO2

Выбросы в промышленных печах

Taiyo Nippon Sanso Corporation (президент: Кенджи Нагата; далее «TNSC»), японская компания по производству промышленных газов, входящая в состав Nippon Sanso Holdings Group, разработала водородно-кислородную горелку, работающую на газообразном водороде, для промышленных печей. Эта разработка позволяет серии кислородных горелок TNSC (SCOPE-JETⓇ, Innova-JetⓇ и Innova-JetⓇSwing) использовать водород в качестве топлива. При сжигании газообразного водорода образуется нулевой углекислый газ (CO2), поскольку топливо не содержит углерод. Внедряя эту технологию, TNSC внесет свой вклад в социальное внедрение водородной энергетики и сокращение выбросов CO2 в области промышленных печей.

1. Предыстория разработки продукта

Ежегодно в Японии выбрасывается около 1,12 миллиарда тонн CO2, 35% из которых приходится на промышленный сектор. CO2 выбрасывается из многих промышленных печей. Число промышленных печей в Японии оценивается примерно в 37 000, что позволит достичь поставленной правительством цели по углеродной нейтральности к 2050 году; этим предприятиям необходимо принять меры по сокращению выбросов CO2.

Компания TNSC с 2014 года занимается разработкой аммиака как безуглеродного топлива и разрабатывает аммиачно-кислородную горелку. Водород привлекает внимание как безуглеродное топливо для промышленных печей наряду с аммиаком. TNSC разрабатывает водородно-кислородную горелку с 2021 финансового года, чтобы предложить клиентам различные варианты сокращения выбросов CO2 в области промышленных печей.

2. Краткое описание конструкции и особенности высокоскоростной кислородной фурмы SCOPE-JETⓇ.

SCOPE-JETⓇ — это фурмовая горелка, формирующая сверхзвуковую струю кислорода и являющаяся энергосберегающей технологией для электродуговых печей («ЭДП») для плавки железного лома. В отличие от обычных вспомогательных горелок, SCOPE-

JETⓇ действует в процессе производства стали как кислородная горелка, которая помогает металлолому плавиться быстрее на «этапе плавки» сразу после того, как железные отходы подаются в ЭДП, и как кислородная фурма на «этапе рафинирования» после расплавления лома. Эти особенности существенно способствуют повышению производительности и снижению энергоемкости процесса производства стали в ЭДП.

Сгорание водорода с помощью SCOPE-JETⓇ приводит к повышению температуры пламени и высокой скорости горения, что приводит к повышению температуры вблизи горелки и требует принятия мер по снижению тепловой нагрузки на горелку. Применение уникальной конструкции форсунки TNSC обеспечивает стабильное сгорание и приобретает характеристики струи, эквивалентные характеристикам природного газового топлива.

- 1 -

[Режим копья]

Природный газ 80 Нм3/ч

Кислород 800 Нм3/ч

[Режим копья]

Водород 400 Нм3/ч

Кислород 800 Нм3/ч

[Режим горелки]

Водород 500 Нм3/ч Кислород 800 Нм3/ч

Рис.1 Пламя сгорания SCOPE-JETⓇ

Горелка Innova-JetⓇ со сверхнизким выбросом NOx, обогащенная кислородом

Innova-JetⓇ — это энергосберегающая технология для нагревательных и плавильных печей, которая в значительной степени способствует снижению энергоемкости за счет значительного снижения потерь тепла из-за выхлопных газов. При использовании сжигания с обогащением кислорода в нагревательных печах необходимо контролировать большое количество образующихся NOx. Уникальная конструкция сопла TNSC и многоступенчатое сжигание значительно сокращают выбросы NOx, а горелка применяется в различных промышленных печах.

Сгорание водорода с помощью Innova-JetⓇ приводит к высокой температуре пламени, что требует принятия дополнительных мер по контролю выбросов NOx. Улучшение традиционной концепции форсунки, чтобы она была оптимальной для водорода, снижает выбросы NOx до уровня, который можно использовать в промышленных печах, и приобретает характеристики теплопередачи, эквивалентные горелкам, работающим на природном газе. В настоящее время TNSC проводит оценочные испытания Innova-JetⓇ в реальных печах в Европе.