Introducción

Las turbinas de gas son una piedra angular de la infraestructura energética moderna. Manejan las cuchillas de motores de chorros, compresores industriales de energía, y generan electricidad en plantas de máximo y ciclo combinado. Su capacidad para comenzar rápidamente, aumentar rápidamente y operar en una variedad de combustibles hace que sean indispensables para la estabilidad de la red y la aviación.

Tipos de Emisiones de Turbinas de Gas

Las emisiones de turbina de gas se clasifican en varias categorías, cada una con fuentes distintas, comportamientos químicos y destinos ambientales.Los principales contaminantes incluyen dióxido de carbono (CO2), óxidos de nitrógeno (NOx), monoóxido de carbono (CO), hidrocarburos no quemados (UHCPM), subaculares).

Dióxido de carbono (CO]2)

[LT2] [FLT]2 [FLT]2] [FLT]]2 [FLT2]] [FLT2]]] [FLT2]]] [Función de energía de COF[2]]] [FLT2]] [FLT2]]2 [FLT2]

Oxidos de nitrógeno (NOx)

NO[LT] x se refiere a la mezcla de óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2). Estos compuestos se forman principalmente de la reacción del nitrógeno atmosférico (N2) con oxígeno a las altas temperaturas del combustión, químicamente por encima de 1.500 °C.

Monóxido de carbono (CO) y Hidrocarburos no quemados (UHC)

CO and UHC result from incomplete combustion. When the fuel-air mixture is too lean (excess air) or combustion temperatures are too low, the oxidation reactions do not go to completion. CO is a toxic gas that binds to hemoglobin in blood, reducing oxygen delivery. UHC includes a range of volatile organic compounds, some of which are carcinogenic and all of which contribute to ground-level ozone formation. In modern gas turbines, CO and UHC emissions are usually very low during full-load operation but can spike during start-up, shutdown, or low-load operation.

Materias de partículas (PM)

La materia particulada de las turbinas de gas consiste en partículas finas —normalmente menos de 2,5 micrometros de diámetro (PM2.5]— que pueden inhalarse profundamente en los pulmones. En las turbinas quemando gas natural, las emisiones de PM generalmente son bajas porque el combustible es limpio.

Oxidos de azufre (SOx)

Los óxidos de azufre se producen cuando el combustible contiene azufre. El gas natural suele tener un contenido de azufre muy bajo (a menudo inferior a 1 parte por millón), por lo que las emisiones de gas de las turbinas de gas que se ejecutan en gas de oleoducto son insignificantes. Sin embargo, las turbinas de respaldo o de doble combustible que que queman gasoil o aceite de lluvia pueden emitir SO[FLT]

Environmental Impacts

El efecto acumulativo de estas emisiones se extiende mucho más allá de las proximidades inmediatas del agotamiento de la turbina. Los impactos ambientales abarcan los sistemas climáticos mundiales, la calidad del aire regional, la acidificación de los ecosistemas y la salud humana.

Climate Change

COLT2 es el principal motor del cambio climático antropogénico. Una vez emitido, una sola molécula de CO2 puede permanecer en la atmósfera durante siglos. Operaciones de turbina de gas global —aviación, generación de energía y unidades industriales— liberan miles de millones de toneladas de COLT[LT4]

Calidad del aire y salud humana

NO[LT] x y PM son los más directamente dañinos para la salud respiratoria.En las zonas urbanas donde las turbinas de gas operan para el pico o la calefacción de distrito, las ciruelas de NO2 pueden contribuir a concentraciones elevadas de nivel terrestre que exceden los límites regulatorios.

Acid Rain

NOx emisiones, junto con SOx de combustibles líquidos, se transforman en ácidos nítricos y sulfúricos en la atmósfera. Estos ácidos depositan en tierra y agua a través de lluvias, nieves o partículas secas, causando acidificación de lagos, arroyos y suelos dramáticamente susceptibles.

Formación de la zona de tierra

El ozono a nivel terrestre no se emite directamente; se forma cuando NOx y compuestos orgánicos volátiles (VOC) reaccionan a la luz del sol. A diferencia de la capa de ozono estratosférica beneficiosa, el ozono a nivel terrestre es un poderoso oxidante que inflama el tejido pulmonar, reduce los rendimientos de los cultivos y daña materiales como el caucho y el ozono.

Mitigation Strategies

Existe una amplia gama de enfoques de mitigación, que van desde la selección de combustible hasta controles avanzados de ingeniería hasta medidas normativas. Las estrategias más eficaces integran múltiples métodos adaptados al tipo de turbina, el ciclo de derechos y el entorno regulatorio.

Combustibles de limpieza

La palanca más simple es la composición del combustible. El gas natural, siendo el combustible fósil más limpio, emite significativamente menos CO2, SOx, y PM que el carbón o el aceite pesado. Dentro del gas natural, las variaciones en el contenido de metano y las impurezas de trazas afectan ligeramente las emisiones.

Emission Control Technologies

[LT] [Los sistemas de control de la precombustión pueden reducir drásticamente NO x[FLT] y CO. La reducción catalítica selectiva (SCR) inyecta amoníaco o urea en el flujo de escape, pasando por un convertidor catalítico que convierte NOx[FLT]

Mejoras operacionales

Los ajustes adicionales en cómo se operan las turbinas producen reducciones significativas.

  • Optimización inicial y de cierre: minimizar el tiempo empleado en modos de transito de alta emisión utilizando algoritmos mejorados de secuenciación y rampa de combustible.
  • Gestión de carga:] operando turbinas en o cerca de su carga base para mantener una eficiencia óptima de combustión; evitando una operación prolongada de carga parcial donde las emisiones de CO y UHC aumentan.
  • Programación de combustible: cambiando el estadificación de boquillas de combustible para ajustar la demanda de carga, técnica utilizada en turbinas de gran tamaño avanzadas.
  • Recuperación de calor de sabor: integrando configuraciones de ciclo combinado donde el calor de escape genera vapor para una turbina de vapor, aumentando la eficiencia general a más del 60% y reduciendo la producción de CO específica2.

Reglamento y Normas

El sistema de control de emisiones de los EE.UU., la Ley de aire limpio y las normas posteriores de la EPA establecen nuevas normas de rendimiento de la fuente (NSPS) para las turbinas de gas, limitando NOx[FLT], SOx y CO. La directiva de emisiones industriales más baja de la Unión Europea impone límites de control de la eficiencia.

Tecnologías emergentes y Perspectivas del futuro

[LT] Los sistemas de reducción de la energía de los gases de efecto invernadero [LT] pueden ser utilizados por los sistemas de control de los gases de efecto invernadero [FLT] [4] [4]]

Conclusión

Los sistemas de reducción de combustibles pueden ser más sostenibles, y la reducción de los impactos de la energía de los turbinas de los combustibles, y la reducción de los turbinas de los gases, y la reducción de los turbinas de los gases, y la reducción de la energía de los turbinas de los sistemas de reducción de los gases,