Hvad er et plasma? Afsluttet PSO projekt: Emissionsreduktion ved hjælp af lavtemperaturplasma, Elkraft PSO projekt nr. FU341, 3-5 Samarbejde mellem Dansk Gasteknisk Center a/s (DGC) og Forskningscenter Risø Nyt PSO projekt: Pilottest og optimering af plasmabaseret denox PSO projekt 6 1 6365, 6 9 Samarbejde mellem Dansk Gasteknisk Center a/s, Energi E2 og Forskningscenter Risø
Hvad er plasma? denox: rensning af røggas for NOx Hvad er et plasma? Fast stof Væske Gas Plasma
Eksempler på plasmaer Lyn Nordlys Interstellare rum Fusions-energi Forskning i fremtidens bæredygtige energikilde. millioner C Overflade 5 C Soludbrud 1 million C Centrum 2 million C
- Lavtemperaturplasma Plasmagenerator (Dielectric Barrier Discharge DBD) Plasmagas Plasmaet består af: Elektroner Ioner Exciterede atomer/molekyler (UV lys) Radikaler (fx: N, NH, NH 2 O 3 ) Radikalerne kan fjerne NOx fra røggas HV AC 2 khz, 2 kv Dielektrikum (Al 2 O 3 ) Radikaler
Afsluttet PSO projekt: Emissionsreduktion ved hjælp af lavtemperaturplasma, Elkraft PSO projekt nr. FU341, 3-5 Laboratorieforsøg Test på 3 kw gasmotor på DGC
Laboratorieforsøg Første forsøg! Plasmagas Ar + NH 3 I røggassen: NH 2 + NO N 2 + H 2 Dyrt: Ar forbruget Lille effekt: NH 2 + NH 2 N 2 H 4 Test med hydrazin: NH, NH 2 radikaler 3 o C: N 2 H 4 NH 2 + NH 2 NH 3 + NH Kan ikke bruges!
Laboratorieforsøg Andet forsøg! Plasmagas N 2 I røggassen: N + NO N 2 + NO reduktion observeret Kræver meget N 2 : N + N N 2 (hurtig proces) Test: N radikaler Direkte plasmabehandling af røggassen NOx konstant Kan ikke bruges!
Laboratorieforsøg Sidste håb! Rent røggas Plasmagas O 2 eller tør atm luft N 2 O 5 udvaskes N 2 O 5 dannes Ozon injektion NO oxideres O 3 + NO NO 2 + O 2 O 3 + NO 2 NO 3 + O 2 NO 3 + NO 2 N 2 O 5 O 3 e - + O 2 O + O N 2 O 5 opsamles i en scrupper: N 2 O 5 + H 2 O 2HNO 3 O + O 2 O 3 Røggas med NO
Laboratorieforsøg Diagnostik: absorptions og emissionsspektroskopi NO x blev fjernet fuldstændigt i laboratorieforsøg Afprøvning på DGC
Test på gasmotor Test på 3 kw gasmotor på DGC 1 % (25 l/min) af udstødningen
Test på gasmotor 455, T 3 = 11 C, O 2 NO x conc. (ppm) 4 4 NOx conc. (ppm) 3 3 DBD power (W) 3 4 5 4 1 2 3 O 2 flow (l n /min) Colormap Key 44+ 4 to 44 36 to 4 32 to 36 28 to 32 24 to 28 to 24 16 to 12 to 16 8 to 12 4 to 8 to 4 NO x emissionen reduceredes op til 95 % Ingen udslip af ozon
Test på gasmotor O 3 + NO NO 2 + O 2 O 3 + NO 2 NO 3 + O 2 NO 3 + NO 2 N 2 O 5 Støkiometrisk: 1.5 O 3 pr NO Selektiv proces O3 consumption/no x removal 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1,, 11 C 3 l/min 11 C 6 l/min 11 C 7 l/min 16 C 3 l/min 16 C 6 l/min 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Removal efficiency % O 3 forbrug pr fjernet NOx
Test på gasmotor 455, T 3 = 11 C, O 2 2845, T 3 = 16 C, O 2 4 NO x conc. (ppm) 3 DBD power (W) 3 4 5 4 3 2 1 O 2 flow (l n /min) 4 NOx conc. (ppm) 3 Colormap Key 44+ 4 to 44 36 to 4 32 to 36 28 to 32 24 to 28 to 24 16 to 12 to 16 8 to 12 4 to 8 to 4 NO 2 conc. (ppm) 4 3 DBD power (W) 3 4 5 4 3 2 1 O 2 flow (l n /min) NO 2 conc. (ppm) 4 3 Colormap Key 44+ 4 to 44 36 to 4 32 to 36 28 to 32 24 to 28 to 24 16 to 12 to 16 8 to 12 4 to 8 to 4 NO x reduktion som funktion af effektforbruget i DBD en og iltforbruget ved11 C Plasmagas: O 2 NO x reduktion som funktion af effektforbruget i DBD en og iltforbruget ved16 C Plasmagas: O 2
Test på gasmotor 455, T 3 = 11 C, O 2 455, T 3 = 11 C, O 2 NO x conc. (ppm) 4 4 NOx conc. (ppm) 3 DBD power (W) 3 4 5 4 3 2 1 O 2 flow (l n /min) 3 Ozone costs (kr/kg NO 2 ) Colormap Key 44+ 4 to 44 36 to 4 32 to 36 28 to 32 24 to 28 to 24 16 to 12 to 16 8 to 12 4 to 8 to 4 16 14 12 8 6 4 2 DBD power (W) 3 4 5 4 3 2 4 2 1 O 2 flow (l n /min) 8 6 14 12 16 Ozone costs (kr/kg NO 2 ) Colormap Key 165+ 15 to 165 135 to 15 12 to 135 15 to 12 9 to 15 75 to 9 6 to 75 45 to 6 3 to 45 15 to 3 to 15 NO x reduktion som funktion af effektforbruget i DBD en og iltforbruget ved11 C Plasmagas: O 2 Totale omkostninger som funktion af effektforbruget i DBD en og iltforbruget ved11 C Plasmagas: O 2
Test på gasmotor Ved at sammenholde ozonforbruget i eksperimenterne med omkostningerne for ozongeneration med en kommerciel ozongenerator blev de totale udgifter beregnet til: 27 DKK pr kg fjernet NO x (NO x er beregnet som NO 2 ) ved ozonproduktion baseret på ilt (heraf 15.5 DKK til iltforbruget og 4,6 DKK til effektforbruget) (95 % NOx reduktion, 11 o C) 21 DKK pr kg fjernet NO x ved ozonproduktion baseret på atmosfærisk luft (heraf 2.4 DKK til forbruget af tør atm luft og 5,2 DKK til effektforbruget) (7 % NOx reduktion, 14 o C) Plasmabaseret denox komplementerer katalysatorer: Røggastemperaturer omkring 11 o C Plasmabaseret denox forventes at kunne anvendes på biomasseanlæg
Nyt PSO projekt: Pilottest og optimering af plasmabaseret denox PSO projekt 6 1 6365, 6 9 DGC, E2 og Risø Opskalering til pilottest (5 m 3 røggas/time) Test på gas og biomasse fyret anlæg Undersøge indflydelsen af SO 2 og HCl på processen Undersøge reaktionsprodukterne i scrubberen Optimere ozonproduktionen