Hogyan csökkenthető a NOx kibocsátás és hasznosítható a CO2 gáz turbinákban?

A NOx képződésének mérséklésére alkalmazható technológia a nitrogén injektálása a gázturbina égéstereibe. Ezt a nitrogént egy levegőelválasztó egység segítségével választják el, majd a keverék az égéstérbe kerül, ahol hígítja a reakciókat, és ezáltal csökkenti a NOx kibocsátását. A következő szakaszok bemutatják a gázturbinák fejlesztését, amelyeket kifejezetten alacsony kalóriatartalmú üzemanyagok égetésére terveztek. Továbbá, a plazma alapú CO2 csökkentési technológia alkalmazása is folyamatban van, különösen azoknál a gázturbináknál, amelyek alacsony kalóriatartalmú üzemanyagokkal működnek.

A CO2-CO átalakítási hatékonyság, amely 50%-os arányú, figyelembe véve az üzemanyag szén-dioxid tartalmát (amely 36,3%-ot tesz ki a 9.8a ábra szerint), lehetővé teszi akár 18,2%-os szén-monoxid (CO) termelését. A víz-gáz eltolódási reakció alkalmazása (CO + H2O → CO2 + H2) révén, amely a CO/H2 arányt a normál alacsony kalóriatartalmú gáz üzemanyagokhoz hasonlóvá teszi, az így kapott üzemanyag 13,2%-os CO és 5%-os H2 tartalommal rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy az üzemanyag szükségletének mintegy 58%-a helyettesíthető a plazma csökkentési technológiával előállított termékekkel.

A gázturbinák, amelyek alacsony kalóriatartalmú üzemanyagokkal működnek, számos kihívással néznek szembe, például az égési instabilitással, a magas NOx kibocsátásokkal és a csökkentett hűtőlevegő ellátottsággal, amely az alacsony levegő-üzemanyag aránynak köszönhető. E problémák megoldása érdekében elengedhetetlen olyan fejlesztések beépítése, mint a fejlettebb lángretenciós képességek, a továbbfejlesztett NOx csökkentési technológia alkalmazása, valamint az innovatív hűtőrendszerek alkalmazása a turbina tervezése során.

Egy, kifejezetten alacsony kalóriatartalmú üzemanyagok égetésére tervezett égőkamra például képes 1773 K hőmérsékleten üzemelni, és az előző kutatások alapján egy segéd égőkamrával rendelkezik, amelyben a tüzelőanyagot és az égési levegőt örvénylő mozgással keverik, hogy biztosítsák a stabil lángképződést terhelési körülmények között, ezáltal javítva a lángretenció teljesítményét. A kétfázisú égési folyamat, amely térben elkülöníti az elsődleges és másodlagos égési zónákat, hatékonyan csökkenti a NOx kibocsátásokat az alacsony kalóriatartalmú üzemanyagokkal történő működés során.

Az alacsony kalóriatartalmú üzemanyagok alkalmazásához nem szükséges további levegő hígítása, mivel a levegő-üzemanyag arány jelentősen alacsonyabb, mint az LNG alapú rendszerek esetében. Ezen kívül a kipufogócső duplafalú szerkezete lehetővé teszi, hogy a hűtőlevegőt visszavezessem és a másodlagos égési zónát hűtsem. Ez az optimalizált tervezés lehetővé teszi a gázturbina számára, hogy hatékonyan termeljen elektromos energiát alacsony kalóriatartalmú üzemanyagokkal is.

A CO2 plazma alapú csökkentési technológia egyre inkább figyelmet kap, különösen olyan rendszerekben, ahol a CO2 gázok kezelése szükséges. A kutatás során kifejlesztett egy új laboratóriumi kísérleti rendszer, amely az adszorpciót és nemtermikus plazma áramlást kombinálja a CO2 csökkentésére. A rendszer működési elve az, hogy a CO2-t egy adszorberen rögzítik, majd a rögzített CO2-t egy nitrogén alapú NTP áramlással redukálják, amely hatékony módszer a CO2 csökkentésére. A vizsgálatok azt mutatják, hogy a nemtermikus plazma alkalmazása során a CO2 redukálása szobahőmérsékleten és atmoszférikus nyomáson is elvégezhető.

A kutatás során kifejlesztett CO2 csökkentési rendszer kísérleti skálájú, és maximálisan 14%-os hatékonyságot ért el a CO2 csökkentésében. Az új rendszer célja, hogy növelje a CO2 átalakítási hatékonyságot és csökkentse az energiafogyasztást. A kísérletek során a CO2 koncentrációja idővel csökkent, és az eredmények azt mutatták, hogy a plazma alkalmazása segít a szén-monoxid (CO) előállításában, miközben minimalizálja az egyéb nem kívánt anyagok képződését.

A kutatás eredményei arra mutatnak, hogy a CO2 redukálása plazma technológia alkalmazásával nemcsak hatékony, hanem energiatakarékos megoldás is lehet a gázturbinák környezeti terhelésének csökkentésére.

Miért lett Sakai Japán nemzetközi kereskedelmi központja?

Sakai neve angolul "határt" vagy "korlátot" jelent, ami jól tükrözi a város földrajzi elhelyezkedését, mivel három kis prefektúra találkozásánál fekszik. A város története a XII. és XIV. század között vette kezdetét, ekkor Sakai a nyugat-japáni hajózási központtá vált. Az ezt követő századok, amelyek belső háborúk és politikai zűrzavarok jellemezték Japánt, új lehetőségeket hoztak Sakai számára. A XV. és XVI. században a város nemcsak a helyi kereskedelmet, hanem a nemzetközi áruforgalmat is sikeresen integrálta, egyfajta gazdasági központtá válva a szigetországban.

Sakai egyedülálló pozíciója lehetővé tette, hogy külföldi áruk, például tűzfegyverek érkezzenek ide, amelyeket a város közvetített a többi japán település felé. Ennek köszönhetően Sakai egy igazi innovációs és kereskedelmi központtá vált, miközben kapcsolatokat alakított ki Kínával és Európával is, annak ellenére, hogy Japán ekkoriban meglehetősen zárkózott volt a külvilágtól.

A XVI. és XVII. század virágzó Sakai-t egy holland misszionárius és tudós, Arnoldus Montanus is megörökítette egy könyvében, amelyen a város híres nemzetközi kereskedelmi hajóit ábrázolják. A város képe tehát nem csupán a helyi gazdaság sikerét, hanem Japán történelmének ezen korszakát is tükrözte. Ezt az aranykort követően Sakai fejlődése nem állt meg, és a XIX. században gyors urbanizációval, modern iparágak kialakulásával és népességnövekedéssel jellemezhető.

A város a második világháború alatt számos régészeti lelőhelyét és történelmi emlékét elveszítette, de ezt követően gyorsan újraindult a fejlődés. A XX. század elejére Sakai Japán kerékpáriparának központjává vált, és nemcsak hazai, hanem nemzetközi hírnévre is szert tett. A város a mai napig megőrzi "a kerékpárok városa" jelzőt, mivel a modern kerékpárgyártók, mint például a Shimano Inc., az itt kialakult hagyományokra építenek.

A város történelmi és kulturális öröksége azonban nemcsak iparágakban, hanem vallási és építészeti vonatkozásban is gazdag. A Dotou (Földi Stupa), amely Sakai városában, az Oszakai Egyetem közelében található, a Nara-kori szerzetes, Gyoki munkásságának egyik emléke. A stupa egyike annak a negyvenkilenc templomnak, amelyet Gyoki épített, és amelyeket a Gyoki Krónikák örökítettek meg. A stupa építése 727-ben kezdődött, és a modern régészeti feltárások során számos régi cserép és más lelet is előkerült, amelyek megerősítik a krónikák történelmét.

A város története tehát nem csupán ipari és gazdasági fejlődésről szól. Sakai különleges helyet foglal el a japán történelemben, hiszen a múlt és a jelen közötti híd szerepét tölti be. Az itt megtalálható történelmi emlékek, mint a Dotou, nemcsak vallási és építészeti szempontból fontosak, hanem olyan összefüggéseket is megvilágítanak, amelyek segítenek a japán társadalom kulturális fejlődésének megértésében.