LO-NOx brännare
En LO NOx - brännare är en typ av brännare som vanligtvis används i allmännyttiga pannor för att producera ånga och elektricitet .
Bakgrund
Den första upptäckten
Runt 1986 lärde John Joyce (av Bowin Cars berömmelse), en inflytelserik australiensisk uppfinnare, först om kväveoxider ( NO x ) och deras roll i produktionen av smog och surt regn . Hans första introduktion till ämnets komplexitet skapades av Fred Barnes och Dr John Bromleys arbete från statens energikommission i Western Australia.
Den stora majoriteten av forskningen och utvecklingen som sträckte sig tillbaka över tjugo år handlade om storskaliga industriella brännare och komplexa mekanismer som i slutändan inte producerade vad man skulle betrakta som låg NO x (2 ng/J eller ~ 4 ppm vid 0 % O 2 på torr basis ).
Faktum är att vid den tiden tycks 15 ng/J NO 2 ha ansetts vara låg NO 2 . Det enda tydliga budskapet som flödade genom all information han studerade var effekten av temperatur på bildandet av NO x .
"Nöd är uppfinningens moder"
I slutet av 1980-talet väckte hälso- och miljömyndigheter i Australien oro över inomhusluftens kvalitet och omfattningen av att gasvärmare av särskilt äldre stil bidrog till högre än acceptabla nivåer av kvävedioxid (NO 2 ). Följaktligen New South Wales Department of School Education 1989 en omfattande undersökning av kvävedioxid i skolor i hela New South Wales. Som en tillfällig åtgärd rekommenderade hälsomyndigheterna att en nivå på 0,3 ppm NO 2 skulle bli den övre gränsen för klassrum. Australian Gas Association minskade i sin tur utsläppshastigheten av NO 2 inomhus från 15 till 5 ng/J från 15 till 5 ng/J och detta är fortfarande den nuvarande gränsen. Regeringen i New South Wales, genom Public Works Department, omvärderade också alternativa metoder för uppvärmning av klassrum, för att säkerställa en säker och hälsosam miljö för eleverna.
Det var i detta sammanhang som John Joyces företag Bowin Technology inledde ett stort forsknings- och utvecklingsprogram som syftade till att minimera utsläppen av kvävedioxid från gasvärmare som inte förbrukas. Bowin Technology satte sig i uppgift att lösa utsläppsproblemet vid sin källa: gasbrännaren . Detta var trots att gasexperter i allmänhet trodde att kommersiellt motiverade förbättringar av gasbrännare inte kunde ge drastiska minskningar av kväveoxider (NO x ).
År 1989 utlöstes en omedelbar uppmaning att minska kvävedioxidhalten inomhus (NO 2 ), av allmänt publicerade artiklar och mediabevakning i New South Wales, som lyfte fram den effekt denna kemikalie har på andningskänsliga personer, såsom astmatiker och de med bronkial . problem.
I debatten om inomhusluftens hetta råddes olika statliga institutioner i Australien att byta till rökgasvärmare och elektrisk uppvärmning .
New South Wales däremot, genom kombinerade åtgärder av Australian Gas Light Company , hälsomyndigheter och New South Wales Public Works Department, formulerade de första riktlinjerna för inomhusluftkvalitet. Dessa riktlinjer utgjorde grunden för Australian Gas Appliance Code-restriktioner för kvävedioxid NO 2 -utsläpp från värmare utan avlopp, som nu har antagits i hela Australien.
John Joyce blev medveten om att inget annat utländskt tillsynsorgan gjorde en skillnad mellan NO och NO 2 i sina miljöriktlinjer eller koder. Vidare visade det sig att kraven på totala kväveoxidnivåer var på plats oavsett om utsläppen var rökkanaler eller inte.
Följaktligen fick John Joyce veta att en "ofarlig" del av NO x -utsläppen, kväveoxid (NO), i närvaro av kolväten (såsom hushålls aerosoldrivmedel , möjliga gasläckor och inträngande av fordonsavgaser), omvandlas till NO 2 . Detta visade sig vara fallet i New South Wales skolutredning. I vetenskaplig mening hade det blivit praxis att beräkna både NO + NO 2 , vid mätning av halter av kväveoxider i utsläpp. Därav den nu ofta använda hänvisningen till "total NO x ".
Växthusgas och fotokemisk smog
Naturgas genom sin sammansättning har en klar fördel jämfört med andra fossila bränslen när det gäller koldioxid , partiklar och svaveldioxider som produceras vid omvandling till användbar energi . I början av 1990-talet var många länder i färd med att ersätta olja och kol med naturgas för sina energi- och elkraftsbehov .
För att bibehålla denna fördel som ett "miljövänligt" bränsle, minskar australiensiska gasbolag effektivt gasförluster ( metanutsläpp ) i sina leveranser och inför strikta koder för tillverkare och installatörer av apparater mot gasläckage .
Ändå ser miljöexperter produktionen av kväveoxider som ett stort hot i bildningen av växthusgaser och fotokemisk smog . Interaktionen mellan NO x och kolväten från fordons avgaser och solljus kan också bilda låghaltigt ozon . I stratosfären (cirka 25 km upp) är ozon till hjälp genom att absorbera den hårdare delen av solens ultravioletta strålning , men på marknivå skadar det material och vegetation. Det irriterar hals, lungor och ögon, och ansträngande träning eller arbete kan bli smärtsamt. Dessutom förstärks effektiviteten av dikväveoxid som växthusgas av dess längre livslängd än koldioxid , metan och CFC.
I huvudsak bestäms hastigheten med vilken lågnivå ozon bildas av kolväten, medan tillgången på kväveoxider påverkar mängden det producerar. Vid det här laget tar miljödebatten en överraskande vändning då enskilda branscher tenderar att skylla på varandras utsläpp som en trolig orsak.
Bästa tillgängliga styrteknik (BACT)
Det är väl etablerat att konventionella " blå låga " eller bunsengasbrännare producerar kväveoxider i nivåer av 30-50 nanogram per joule och anses som sådana inte ha potential för NOx - reduktion. Ytförbränningsbrännare eller strålande kakelbrännare i jämförelse producerar kväveoxidhalter 60-70 % lägre. Därför kretsade John Joyces forskning om låga NO x -brännare främst kring ytförbränningstekniker. En annan fråga var effekten av förbränningstemperaturer på bildandet av NO x .
John Joyces uppgift blev ännu mer utmanande när han bestämde sig för att inte rikta sin utveckling mot förbränningsplattor av strålande typ. Användningen av strålningsvärme för de flesta institutionella ändamål (andra än punktuppvärmning) anses opraktiskt eftersom det är för varmt nära värmaren, medan förlusten av strålningsvärme över en sträcka som ska nås är ganska dramatisk.
Undersökningar av många utvecklingar av andra typer av "låg NO x "-brännare visade att sådana brännare hittills antingen var för komplexa i design eller drift, för dyra eller olämpliga. John Joyces plan var att använda högtemperaturstålnät, och fortsatte med att producera mängder av prototypbrännare tills en visade "potential".
Den vetenskapliga innovativa karaktären hos John Joyces LO-NO x -teknologier bekräftas av fullt patentskydd i Australien , USA , Storbritannien , Japan , Italien och Frankrike .
1993 fick John Joyce en Australian Design Award och Powerhouse Museum Selection-status för sin "SLE"-värmareserie, som innehåller LO-NO x- brännare.
Australian Academy of Design valde SLE- serien av icke rökgasvärmare för att presenteras i Design Showcase under den nationella konferensen "Innovation by Design" i oktober 1994
I USA har John Joyces varmvattenberedare LO-NO x framgångsrikt genomgått en rad omfattande tester för att bevisa att just dessa brännare inte fungerar som en antändningskälla i närvaro av brandfarliga ångor, till följd av oavsiktligt bränslespill. Det har också utförts omfattande tester för att verifiera dess minskning av NO 2 .
Energieffektivitet
Mer påtagliga kostnadsbesparingar definieras när man jämför energieffektiviteten för gasvärmare med låga NO x -utsläpp med konventionella skorstenstyper. Gasvärmare med emissionsproblem är rökgaser och förlorar i sig avsevärd energi i form av heta rökgaser till atmosfären. Dessutom försämras valet av placering av rökgasvärmare kraftigt på grund av begränsningar i skorstensinstallationen.
Däremot kräver dedikerade lågemissionsgasvärmare inget rökgassystem. Dessutom, med introduktionen av syreförbrukningssensorer och termostatkontroller, förlitar de sig inte kritiskt på ventilation, vilket hade varit fallet. Dessa värmare kan placeras mer bekvämt och centraliserat för att påverka optimal varmluftsfördelning. Per definition är värmare med låg NO x -gas utan avlopp 100 % effektiva eftersom all värmeenergi som frigörs från lågan omvandlas till nyttig värme.
Tillämpningar av teknik
- Gaseldade gasolvärmare
- Gaseldade rökgasvärmare
- Gaseldade förrådsvattenberedare