NOx mõõtmine, tõlgendamine ja sellega töötamine – protsessi optimeerimine

Heitmete mõõtmine on paljudes tööstusharudes tavapärane tegevus. Tihti aga puudub selgus, kuidas tulemusi saada, tõlgendada ja hinnata. Et otsustada, mis meetmete ja tehnikate abil kõige paremini konkreetset protsessi optimeerida, tuleb mõista NO_x-näitajat mõjutavaid tegureid. AGA metallurgid Fredrik Nyman ja Fredrik Stark selgitavad kõike täpsemalt ja annavad nõu, kuidas protsess tulemuslikuks ja energiasäästlikuks muuta.

Terasetööstuses väljendab NO_x-näitaja NO_x-heitekogust. NO_x-heide tekib hapniku ja lämmastiku segunemisel kõrgel temperatuuril vahemikus 1200–1300 °C ja selle kogus kasvab seejärel astmeliselt. Muu hulgas tekib see ka kuumutusahjudes.

NO_x-NÄITAJA MÕÕTMISE PROBLEEMID
Väiksed probleemid võivad kasvada lumepallina ja tekitada kuluka peavalu. NO_x-näitaja abil saab probleeme tuvastada ja lahendada, mistõttu kaob vajadus hilisemateks kulukateks meetmeteks. Näiteks võimaldab NO_x-näitaja usaldusväärselt hinnata, kas ahi töötab nõuetekohaselt. Nii saab kiiresti ja lihtsasti kontrollida omadusi, mis mõjutavad tugevasti energiakulusid, nt kas ahi on õhukindel ja selle rõhk õige.

„Meie püüame aidata kliendil analüüsida üleliigset hapnikku, mis põhjustab NO_x-d, ja selgitada, kas selle põhjuseks on õhuleke või valesti paigaldatud põleti,“ selgitab AGA rakendusinsener Fredrik Stark.

Fredrik Nyman ja Fredrik Stark on AGA rakendusinsenerid, kes on spetsialiseerunud protsessiarendusele ja energiatõhususele.

Puudub ülemaailmne mõõtestandard

NO_x-näitaja saadakse heitmetes lämmastikoksiidi, hapniku ja süsinikdioksiidi taseme mõõtmisel – see kehtib igal pool. Erinevaid arvamusi on aga selles osas, kuidas näitajat arvutada ja väljendada.

„Praegu ei ole veel ülemaailmset standardit tulemuste analüüsimiseks ja esitamiseks ning ainuüksi Soome ja Rootsi võrdlusest ilmneb, kui erinevalt neid teha võib. Kuni EL-is töötatakse välja NO_x-heite esitamise standardit, võib kasutada mitmeid meetodeid,“ selgitab Fredrik Nyman.

Oluline on mõista tegureid

Kuumutus- ja termotöötlusahjude puhul on levinud meetod mõõta NO_x mahtu energiamahu kohta (väljendatuna mg NO2/MJ). Selline on praktika Rootsis. Teine võimalus on esitada näitaja tasemena (väljendatuna mg NO₂/Nm₃ heitgaasi konverteerituna 3% O₂-te), nagu seda tehakse Soomes.

„Taseme esitamine on õigustatud ainult siis, kui õhk on oksüdeerija. Muude tehnikate puhul, näiteks hapniku lisamisel õhule või kasutamisel oksüdeerijana, saab näitaja hõlpsasti ümber arvutada. See aga tähendab seda, et samaaegselt tuleb mõõta süsinikdioksiidi ja kasutatava kütuse taset,“ selgitab Nyman. Tulemuste täpseks tõlgendamiseks on tarvis mõista esitamismeetodite erinevust. Samuti on oluline mõista NO_x tekkimise tegureid ja võtta arvesse erinevaid tingimusi – tulemused ei ole veel lõplikud näitajad.

„Kui näiteks muuta põletusprotsess hapniku- ja kulusäästlikuks, heitmekogus küll väheneb, ent NO_x-sisaldus võib suureneda,“ ütleb Stark. „Seda silmas pidades tahame rõhutada vajadust mõista konkreetset protsessi ja seda, kuidas tulemusi mõõdetakse ja esitatakse. Nii on lihtsam otsustada, mil viisil oleks kõige parem heitkogust vähendada – kas tegeleda probleemidega või paigaldada NO_x vähendamise tehnoloogia.

NO_x vältimine

Kuna NO_x esineb looduslikult igat liiki põlemise juures, ei saa seda nullini viia. Tegelik väljakutse seisneb selles, kuidas hoida heitkogus minimaalsena ja säästa samaaegselt ka kütust. NO_x puhastamiseks on mitu meetodit, ent kõige tõhusam viis on vältida selle teket, kasutades sobivat põletusmeetodit ja kontrollides protsessi regulaarselt. „AGA on välja töötanud hapnikulahendused, mis on osutunud äärmiselt tõhusaks, aidates meie klientidel oluliselt vähendada NO_x-heidet.

ENNETAV HOOLDUS

Üks olulisimaid ennetustegevusi, mida unustada ei tohiks, on ahjude hooldamine. Selles suhtes annab NO_x kõrge tase sageli märku, et midagi on valesti ja protsess vajab täiustamist. NO_x kõrge tase on sageli põhjustatud õhulekkest või kütuse ja oksüdeerija omavahelist reaktsioonist.

„Õhulekkeks ei ole vaja enamat kui katkist ahjuust, rikkis rõhumõõdikut või kinnikiilunud siibrit. Nii tekib NO_x ja ka suurem kütusekulu. On olnud juhtumeid, kus ahjusiibri kahjustus tekitas neljakordse NO_x-heite kasvu (75 mg/MJ > 300 mg/MJ) ja 15% suurema energiatarbimise,“ selgitab Nyman.

Seetõttu ei peaks heitkoguse vähendamisega taotlema ainuüksi vastavust eeskirjadele, vaid ka seda, et protsess oleks energiasäästlik ja tulemuslik ning toimuks ühtlasel temperatuuril. „Et probleeme õigeaegselt tuvastada ja kõrvaldada, on madala NO_x-heitme puhul esmatähtis mõõta regulaarselt protsessi näitajaid ning hooldada uksi, siibreid ja põletussüsteemi,“ lisab Stark.

„Siiski võib hoolimata heitkoguste vähendamisest NO_x suureneda.“