ПОРІВНЯЛЬНА ОЦІНКА ВИКИДІВ ПРОДУКТІВ ЗГОРЯННЯ ГАЗОПОДІБНИХ ПАЛИВ В АТМОСФЕРНЕ ПОВІТРЯ

Автор(и)

  • Олена Григоріївна Левицька Дніпровський національний університет ім. О. Гончара, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-8690-6457
  • Юлія Володимирівна Войтенко Дніпровський національний університет ім. О.Гончара, Ukraine
  • Анастасія Олексіївна Орішечок Дніпровський національний університет ім. О. Гончара, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0821.2021.01.13

Ключові слова:

викиди, парникові гази, шкідливі речовини, показники емісії, спалювання

Анотація

В роботі приведена розрахункова порівняльна оцінка викидів шкідливих речовин у продуктах згоряння при роботі високопотужних парових котлів із використанням традиційного палива – природного газу та альтернативних палив – доменного та коксового газів, що утворюються в ході технологічного циклу на металургійних та коксохімічних підприємствах. Показаний алгоритм розрахунку та визначені формули для оцінки вмісту вуглецю у вихідних газах, наведені висновки щодо екологічної ефективності  газоподібних палив.

Метою роботи стала оцінка викидів шкідливих речовин, що утворюються в ході спалювання природного, доменного та коксового газів, обґрунтування розрахунку вмісту вуглецю у паливі заданого хімічного складу та визначення оптимального з точки зору впливу на довкілля аналогів природного газу.

При порівняльній розрахунковій оцінці викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря при спалюванні природного, коксового та доменного газів виявлено:

– високий викид діоксиду сірки при спалюванні доменного та коксового газів із–за наявності сполук сірки у складі цих газів;

– порівняно високі викиди сполук азоту для природного і коксового газів і порівняно низькі – для доменного газу;

– викиди сполук вуглецю є високими для всіх розглянутих видів палив, найбільше сполук вуглецю потрапляє в повітря при спалюванні природного газу, найменше – при спалюванні доменного газу;

– значно більший викид метану спостерігається при спалюванні природного і коксового газів, відповідно менший – при спалюванні доменного;

– коксовий та природний газ характеризуються незначними викидами ртуті.

Порівняльна оцінка розрахункових значень викидів забруднюючих речовин у продуктах згоряння в процесі спалювання природних, коксових та доменних газів показує, що навіть при нижчих робочих теплотах спалювання коксовий та доменний гази можуть конкурувати з природним газом.

                                                                                                    © О. H. Levytska, Y. V. Voytenko, A. O. Orishechok, 2021

В роботі вперше наведена порівняльна характеристика викидів шкідливих речовин при спалюванні природного, коксового та доменного газів та показано, що отримані на коксохімічному та металургійному виробництвах гази, котрі використовуються як аналоги природного, є логічними у використанні, але потребують встановлення очисних систем. В роботі визначена формула для розрахунку вмісту вуглецю у природному газі із газопроводу Уренгой–Ужгород. Наведені розрахунки та введення спрощених формул слугують прикладом для розрахунку коефіцієнтів емісії та викидів при оцінці рівня безпеки діючого устаткування та можуть бути використаними при розробці дозвільних документів підприємств, що здійснюють викиди шкідливих речовин у довкілля. 

Біографії авторів

Олена Григоріївна Левицька, Дніпровський національний університет ім. О. Гончара

кандидат технічних наук, доцент кафедри Безпеки життєдіяльності; м. Дніпро.

Юлія Володимирівна Войтенко, Дніпровський національний університет ім. О.Гончара

старший викладач кафедри Безпеки життєдіяльності, м. Дніпро.

Анастасія Олексіївна Орішечок, Дніпровський національний університет ім. О. Гончара

студентка 4–го курсу, спеціальність «Кібербезпека», фізико-технічний факультет, м. Дніпро.

Посилання

Víctor Cuervo–Piñera, Diego Cifrián–Riesgo, Phuc–Danh Nguyen, Valerio Battaglia, Massimiliano Fantuzzi, Alessandro Della Rocca, Marco Ageno, Anders Rensgard, Chuan Wang, John Niska, Tomas Ekman, Carsten Rein, Wolfgang Adler. Blast Furnace Gas Based Combustion Systems in Steel Reheating Furnaces: Energy Procedia, 2017, 120. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.07.215

S.C.J. Van Acht, C. Laycock, S.J.W. Carr, J. Maddy, A.J.Guwy, G. Lloyd, L.F.J.M. Raymakers. Simulation of integrated novel PSA/EHP/C process for high–pressure hydrogen recovery from Coke Oven Gas: International Journal of Hydrogen Energy, 2020, 45(30), рр. 15196–15212

Sébastien Caillat. Burners in the steel industry: utilization of by–product combustion gases in reheating furnaces and annealing lines: Energy Procedia, 2017, 120. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.07.152

Sunghoon Kim, Minsoo Kim, Yong Tae Kim, Geunjae Kwak Jiyong Kim. Techno–economic evaluation of the integrated polygeneration system of methanol, power and heat production from coke oven gas: Energy Conversion and Management, 2019, 182, pp. 240–250.

Zhenxing Li, Qun Yi, Yuke Zhang, Huan Zhou, Yingjie Zhao, Yi Huang, Dan Gao, Yanhong Haо. Numerical study and design strategy for a low emission coke oven system using oxy–fuel combustion of coke oven gas: Journal of Cleaner Production, 2020, 252, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119656

Thomas R. Anderson, Ed. Hawkins, Philip D. Jones. CO2, the greenhouse effect and global warming: from the pioneering work of Arrhenius and Callendar to today’s Earth System Models: Endeavour, 2016, 40(3). https://doi.org/10.1016/j.endeavour.2016.07.002

P.C.Jain. Greenhouse effect and climate change: scientific basis and overview: Renewable energy, 1993, 3 (4–5). https://doi.org/10.1016/0960–1481(93)90108–S

European Environment Agency, EMEP/EEA air pollutant emission inventory guidebook / Publications Office of the European Union, 2016, 28 с. doi:10.2800/247535. URL: https://www.eea.europa.eu// publications/emep–eea–guidebook–2016

An official website of the United States Environmental Protection Agency [online] URI: https://www.epa.gov/ghgemissions/global–greenhouse–gas–emissions–data

K. Sridhar, J. Abbas Mohaideen. Environmental Impact and Forecast of pollutants from coke oven gas and natural gas combustion: International Journal of Engineering Research and Development, 2012, 1(1), pp. 42–45.

Nigam Mohit , Singh Randhir, Kumar Naveen, Upadhyaya Sushant. Desulphurization of Coke Oven Gas: International Journal of Scientific Research and Reviews, 2013, 2(1), рр. 13–22.

O. I. Platonov. Experience in sulfur–extraction from coke–oven gas: Coke and Chemistry, 2007, 50(8), pp. 226–231.

Levytska O., Avramenko S., Kramarova N. Ekologo–ekonomichne obg’runtuvannya vy’boru metodu ochy’stky’ koksovogo gazu vid sirkovodnyu: Zbirnyk naukovykh prats DDTU, 2010, 3, pp. 177–182. (in Ukrainian)

An official website of the Giprokoks company [online] URI: https://giprokoks.com/ua/chemical–production

Collection of emission indicators (specific emissions) of pollutants into the air by different productions. First redaction. Vol. I. Donetsk, Ukrayinskij naukovij centr tehnichnoyi ekologiyi [Ukrainian Scientific Center of Technical Ecology], 2004. 184 p. (in Ukrainian)

Jingying Li, Suisui Zhang, Yan Nie, Xiaoxun Ma, Long Xu, LeWu. A holistic life cycle evaluation of coking production covering coke oven gas purification process based on the subdivision method: Journal of Cleaner Production, 2020, 248, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119183

An official website of the PJSC «Dneprovsky Iron&Steel Integrated Works» [online] URI: http://www.dmkd.dp.ua/3204.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-05-15